FR3108741A1 - Dispositif haptique passif - Google Patents

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Moving Magnet Technologie SA
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Abstract

L’invention se rapporte à un dispositif haptique passif comprenant un organe mécanique (1) en déplacement par rapport à un deuxième organe mécanique (2), l’un desdits organes mécaniques (1) présentant une pluralité de zones aimantées (10) espacées périodiquement selon un pas P1, l’autre desdits organes mécaniques (2) présentant une deuxième pluralité de zones aimantées (20) espacées périodiquement selon un pas P2, un effort variable périodiquement en fonction de la position relative desdits organes mécaniques (1, 2) étant créé par l’interaction magnétique entre lesdits organes mécaniques (1, 2), l’interaction magnétique variant selon une période Pt, caractérisé en ce que toutes les zones aimantées de l’un desdits organes mécaniques (1, 2) au moins sont aimantées dans le même sens. Figure de l’abrégé : Figure 2A

Description

Dispositif haptique passif
Domaine technique de l’invention
L’invention se rapporte à un dispositif haptique passif, c’est-à-dire pouvant être manipulé par le doigt ou la main voire éventuellement par le pied d’un utilisateur et fournissant un retour d’effort variable et cela sans consommation d’énergie électrique.
La présente invention s’applique par exemple à une interface de commande informatique ou une interface de commande à l’intérieur d’un véhicule motorisé ou encore une interface de commande d’un appareil électroménager.
état de la technique antérieure
Il est connu des dispositifs haptiques manuels indexés angulairement de manière purement magnétique. Ces dispositifs reposent sur une source de champ magnétique US885560, ou deux sources de champ magnétiques US3934216, orientées de manière unidirectionnelle et constituées par des aimants permanents, associées à des pièces ferromagnétiques douces de rebouclage de flux. Ces pièces sont disposées en vis-à-vis et définissent un entrefer magnétique. Elles sont découpées de manière à créer une perméance magnétique d’entrefer variable en fonction du déphasage entre les pièces fixes et les pièces mobiles. Lorsque les dents de l’ensemble fixe font face aux dents de l’ensemble mobile, la perméance est minimale et la position est alors indexée. Ces pièces de rebouclage présentent un même nombre de dents sur la partie fixe et sur la partie mobile. Ce nombre est égal au nombre de positions stables recherchées.
Il existe aussi des demandes de brevet DE4035011 qui décrivent la manière de réaliser une indexation angulaire magnétique entre deux ensembles. Ceci au moyen d’une pluralité de polarités différentes d’aimants fixés sur une des pièces en déplacement relatif par rapport à l’autre. Les flux magnétiques de ces aimants sont canalisés par des pièces ferromagnétiques douces qui décrivent un entrefer magnétique de réluctance variable au cours de la rotation relative des deux ensembles.
La demande de certificat d’utilité FR2935497 décrit un dispositif d’indexation angulaire reposant sur l’emploi de couplages magnétiques entre une partie fixe et une partie tournante. Chacune de ces parties présente des alternances de pôles d’aimants (Nord et Sud) en vis-à-vis de ceux de l’autre partie. Les parties présentent un même nombre de pôles d’aimant, égal au double de positions indexées recherchées. Une position est indexée lorsque tous les aimants d’une polarité donnée de l’ensemble mobile sont alignés avec tous les aimants de polarité opposée sur l’ensemble fixe. Cette demande ne présente pas de matériau ferromagnétique doux de bouclage du flux.
Inconvénients de l’art antérieur
Les inconvénients, identifiés comme tels, dans l’art antérieur sont la complication des assemblages multipolaires (lorsqu’on alterne des aimants dans des structures ferromagnétiques), la complexité à réaliser des nombres importants de positions indexées, la difficulté pratique d’aimanter en grand nombre et sur un seul aimant, des pôles magnétiques avec une variation alternative de polarité.
Par ailleurs, dans de nombreux dispositifs haptiques, il est souvent nécessaire d’implémenter un capteur de position afin de pouvoir contrôler le fonctionnement d’un appareil comme par exemple le déplacement d’un pointeur informatique lorsque l’interface haptique est une souris, ou d’un curseur sur un écran de tableau de bord, ces exemples n’étant pas limitatifs. Les dispositifs de l’art antérieur utilisent souvent des capteurs optiques, résistifs ou magnétiques qui sont juxtaposés au dispositif haptique, rendant la solution soit volumineuse soit peu économique.
Enfin, les dispositifs haptiques passifs de l’art antérieur présentent des organes mécaniques en matériau ferromagnétique doux dans des zones où l’induction magnétique varie fortement par l’utilisation desdits dispositifs. Ces variations induisent des pertes par d’origine magnétique (par courants induits, par effet d’hystérésis, …) qui apportent une friction importante et préjudiciable à la qualité du rendu haptique lors de l’utilisation dynamique du dispositif.
La présente invention vise à pallier aux inconvénients de l’état de la technique en permettant une réalisation industrielle simplifiée et plus économique des organes mécaniques mobiles et fixes d’un dispositif haptique passif aimanté.
Pour ce faire, la présente invention propose de réaliser un nombre déterminé de crans ressentis par l’utilisateur par association d’une partie fixe et d’une partie mobile, présentant chacune un nombre de pôles magnétiques d’alternance Nord/Sud minimisé, préférentiellement inférieur au nombre de positions indexées voulues, ce qui en facilite la réalisation, et ce tout en restant passives, c’est-à-dire sans utilisation de bobine électrique et sans consommation d’énergie électrique.
Il est aussi dans l’objet de l’invention de proposer une solution simple et économique d’intégration d’un capteur de position dans un tel dispositif haptique.
A cet effet, l’invention concerne selon son acception la plus générale un dispositif haptique passif comprenant un premier organe mécanique mobile par rapport à un deuxième organe mécanique, l’un au moins desdits organes mécaniques présentant une pluralité de zones aimantées espacées périodiquement selon un pas P1, l’autre desdits organes mécaniques présentant une deuxième pluralité de zones aimantées espacées périodiquement selon un pas P2, un effort variable périodiquement en fonction de la position relative desdits organes mécaniques étant créé par l’interaction magnétique entre lesdits organes mécaniques, l’interaction magnétique variant selon une période Pt,
caractérisé en ce que toutes les zones aimantées de l’un desdits organes mécaniques au moins sont aimantées dans le même sens.
Selon des variantes l’invention concerne aussi une interface haptique présentant additionnellement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises séparément ou en toute combinaison techniquement compatible :
  • Les pièces qui délimitent l’entrefer, ou jeu mécanique, situé entre les deux organes mécaniques en mouvement relatif ne sont pas constituées de matériaux ferromagnétiques doux. On entendra par « matériau ferromagnétique doux » un matériau ferromagnétique à faible champ coercitif, typiquement inférieur à 1000 A/m et possédant une perméabilité magnétique supérieure à 100.
  • lesdits organes mécaniques sont mobiles en translation relative.
  • -lesdits organes mécaniques présentent une forme annulaire et sont mobiles en rotation relative.
  • les zones aimantées d’au moins un desdits organes mécaniques de forme annulaire sont aimantées radialement, toutes dans le même sens centrifuge ou centripète.
  • les zones aimantées d’au moins un desdits organes mécaniques de forme annulaire sont aimantées diamétralement, toutes dans le même sens. Lesdites bagues aimantées diamétralement présentent deux groupes de dents de pas identique et ces groupes sont séparés d’un nombre de pas non entier, préférentiellement (x + 0.5) pas où x est un entier positif. Les groupes de dents sont préférentiellement centrés sur un rayon selon la direction d’aimantation diamétrale.
  • lesdits organes mécaniques présentent une forme de disque, sont mobiles en rotation relative et présentent des zones aimantées axialement, toutes dans le même sens.
  • au moins l’un desdits organes mécaniques de forme annulaire est constitué d’un polymère chargé en poudre ferromagnétique dure à aimantation permanente.
  • au moins l’un desdits organes mécaniques de forme annulaire est constitué en aimant fritté.
  • le pas P1 est identique au pas P2.
  • ledit premier organe mécanique mobile comprend une rotule mobile en rotation autour de trois axes orthogonaux.
  • le dispositif haptique intègre la source de champ magnétique servant à la détection de position de l’organe mobile.
Dans le présent brevet, les termes « en forme de bague » ou « de forme annulaire » ont la même signification et désigne la géométrie de l’enveloppe d’une pièce globalement tubulaire et d’une hauteur généralement inférieure au diamètre.
Plus précisément, l’invention a pour objet un dispositif haptique passif comprenant un organe mécanique pouvant être déplacé par rapport à un deuxième organe mécanique par une action de l’utilisateur (par exemple par l’entrainement en rotation par un doigt), l’objet de l’invention étant caractérisé en ce que la pluralité de zones aimantées de l’un au moins desdits organes mécaniques sont toutes aimantées dans le même sens. On entend par même sens que pour chaque point de la zone aimantée, l’aimantation est portée par un vecteur de coordonnées , ces coordonnées étant identiques dans le repère local associé à chaque point considéré, ledit repère local pouvant être exprimé en coordonnées cartésiennes, cylindriques ou sphériques. Autrement dit, ladite pluralité des zones aimantées de l’un desdits organes mécaniques au moins, ne possède pas une alternance de pôles Nord et de pôles Sud.
Dans le cas le plus général, la mesure de l’induction magnétique dans l’entrefer mécanique, due à l’organe mécanique présentant la pluralité de zones aimantées toutes dans le même sens, dans la direction du vecteur d’aimantation et le long d’un chemin parcourant la pluralité de zones aimantées, présente une fonction périodique de période fondamentale correspondant au pas de ladite pluralité de zones aimantées, ladite fonction périodique pouvant présenter des harmoniques de cette période fondamentale. Pendant l’activation du dispositif haptique, les pas polaires P1 et pas P2 n’étant pas nécessairement égaux, la période Pt de l’effort magnétique variable correspond de manière préférentielle au plus petit harmonique commun de la fonction périodique de période fondamentale P1 et de la fonction périodique de période fondamentale P2.
VARIANTES DE REALISATION DE L’AIMANTATION
Dans une variante, de manière à obtenir ladite fonction périodique de l’induction magnétique, lesdits organes mécaniques présentant la pluralité de zones aimantées selon le même sens sont structurés par des formes de dents au niveau de la surface délimitant l’entrefer mécanique. Lesdites formes de dents sont à prendre au sens de denture, ainsi elles ne possèdent pas nécessairement des bords saillants et peuvent révérer une forme en développante de cercle. Ainsi, la mesure de l’induction magnétique aux abords de cette surface présente une composante continue d’amplitude élevée et modulée par une fonction périodique de période fondamentale correspondant au pas de ladite pluralité de zones aimantées. La structuration de la surface par des formes de dents peut être réalisée de différentes manières, par exemple directement par structuration de l’aimant soit par moulage en utilisant une injection de plastique chargé en particules d’aimants ou un frittage de poudre, mais encore par l’ajout de tôles ferromagnétiques présentant ces formes de dents, réalisées par emboutissage ou usinage. Ces techniques de réalisation sont non limitatives de l’invention.
Dans une variante à géométrie cylindrique, pour laquelle les organes mécaniques sont des bagues selon les enseignements précédents, de manière à obtenir ladite fonction périodique de l’induction magnétique, l’organe mécanique présentant la pluralité de zones aimantées selon le même sens est aimanté selon une direction diamétrale transversale, c’est-à-dire dans un seul et même sens selon un système de coordonnées cartésien. Ledit organe mécanique est structuré par deux groupes de dents au niveau de sa surface en regard de l’entrefer. Les groupes de dents possèdent un même pas polaire correspondant au pas de ladite zone aimantée, et sont espacés d’une distance égale à un nombre entier du pas de ladite zone aimantée plus un demi pas. Ainsi la mesure de l’induction magnétique aux abords de ladite surface, selon un contour circulaire concentrique à ladite bague, présente une composante sinusoïdale de forte amplitude et de périodicité 1 modulée par deux fonctions pseudopériodiques de plus faible amplitude et de période fondamentale correspondant au pas de ladite pluralité de zones aimantées, lesdites fonctions pseudopériodiques étant déphasées d’une demi-période.
AUTRES VARIANTES DE REALISATION
Dans une autre variante, l’espace situé dans le voisinage des surfaces est dépourvu de pièces en matériau ferromagnétique doux. Cet espace présentant les plus fortes variations de l’induction magnétique, cette configuration est avantageuse pour limiter les pertes par courants induits qui freinent le dispositif lorsqu’il est utilisé de manière impulsionnelle.
Dans une autre variante, les organes mécaniques présentent un support d’aimant pouvant réaliser différentes fonctions par exemple pour l’interfaçage mécanique desdits organes mécaniques, ou pour augmenter l’inertie desdits organes mécaniques ou encore pour des raisons purement cosmétiques.
brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture qui suit d’exemples de réalisation détaillés, en référence aux figures annexées qui représentent respectivement :
la figure 1A est une vue de coupe d’un dispositif selon un premier mode de réalisation rotatif de l’invention ;
La figure 1B est une simulation de l’induction magnétique dans l’entrefer mécanique d’un organe mécanique du dispositif présenté en figure 1A ;
la figure 2A est une vue de coupe d’un dispositif selon un second mode de réalisation rotatif de l’invention ;
la figure 2B est une simulation de l’induction magnétique dans l’entrefer mécanique de l’organe externe représenté en figure 2B ;
la figure 3 est une vue de coupe partielle d’un dispositif selon un troisième mode de réalisation rotatif de l’invention ;
la figure 4 est une vue en perspective d’un dispositif selon un mode de réalisation rotatif à couplage axial de l’invention ;
la figure 5 est une vue en perspective arrière du système de détection de position d’un dispositif selon un mode de réalisation rotatif de l’invention ;
la figure 6 est une vue en perspective d’un dispositif selon un mode de réalisation linéaire de l’invention ;
la figure 7 est une vue en perspective d’un dispositif selon un mode de réalisation sphérique de l’invention ;
la figure 8 est une vue de coupe d’un dispositif selon un quatrième mode de réalisation rotatif de l’invention ;
la figure 9 est une vue de coupe d’un dispositif selon un cinquième mode de réalisation rotatif de l’invention ;
la figure 10 est une vue de coupe partielle d’un dispositif selon un sixième mode de réalisation rotatif de l’invention.
description detaillee d’un mode de réalisation
La figure 1A représente une vue en coupe partielle d’un premier mode de réalisation d’un dispositif haptique selon l’invention à actionnement rotatif présentant des organes mécaniques (1, 2). Dans cet exemple de réalisation, un premier organe mécanique (1) de forme annulaire est logé de manière concentrique à l’intérieur d’un second organe mécanique (2) lui aussi de forme annulaire. Lesdits organes mécaniques (1, 2) sont caractérisés en ce qu’ils comportent chacun un aimant (11, 21) de forme annulaire chacun desdits aimants (11, 21) présentant une pluralité de zones aimantées (10, 20) périodiquement espacées de pas angulaires respectif P1 et P2. Lesdites zones aimantées (10) interagissent avec lesdites zones aimantées (20) de manière à produire un effort variable de période Pt en fonction de la position relative desdits organes mécaniques (1, 2). Dans le mode de réalisation présenté les pas angulaires P1 et P2 sont égaux et produisent un effort variable de période . Ce mode de réalisation est aussi caractérisé en ce que chacune des zones aimantées (10, 20) ne possède pas une alternance d’aimants Nord et Sud, mais possède une même direction d’aimantation radiale et de même sens. Ainsi pour n’importe quel point de la pluralité de zones aimantées (10, 20) des aimants (11, 21), le vecteur est toujours colinéaire au vecteur aimantation , le point étant le centre des organes mécaniques (1,2) annulaires, le vecteur aimantation s’exprimant alors toujours avec les coordonnées cylindriques dans un repère local propre au point , pouvant varier mais étant toujours de même signe ou nul. Pour ce type d’aimantation, l’entièreté des surfaces cylindriques intérieures d’une part et extérieures d’autre part de chacun des aimants annulaires (11, 21) constitue un pôle dont les polarités sont opposées, le champ magnétique se rebouclant entre ces deux pôles dans la direction axiale (« hors plan »). Avantageusement, la périphérie extérieure de l’aimant (11) et la périphérie intérieure de l’aimant (21) sont structurées par des formes dentaires pour former lesdites zones aimantées (10, 20). Ainsi comme illustré dans la figure 1B, pour les organes mécaniques (1, 2) pris séparément, l’induction mesurée dans la direction radiale le long d’un contour circulaire proche des zones aimantées (10, 20) présente une composante continue modulée par une fonction périodique de période fondamentale correspondant au pas angulaire (P1, P2) desdites zones aimantées (10, 20). Lorsque les organes mécaniques (1, 2) sont assemblés, la mesure de l’induction radiale le long d’un contour circulaire situé dans l’entrefer mécanique (40) présente une composante continue modulée par les fonctions périodiques respectivement de périodes fondamentales P1 et P2, ces fonctions se déphasant par le déplacement relatif en rotation des organes mécaniques (1) et (2).
description detaillee d’un mode de réalisation Alternatif
La figure 2A présente une vue en coupe partielle d’un second mode de réalisation à actionnement rotatif proche du mode de réalisation précédent présenté en figure 1A. Il diffère du premier mode de réalisation en ce que l’aimant (21) de la bague extérieure (2) présente une direction d’aimantation diamétrale transversale. Ainsi pour n’importe quel point de la pluralité de zones aimantées (20) des aimants (21), le vecteur est toujours colinéaire au vecteur aimantation , le point étant le centre des organes mécaniques (1,2) annulaires, le vecteur aimantation s’exprimant alors toujours avec les coordonnées cartésiennes dans un repère global , étant une constante et pouvant varier mais étant toujours de même signe ou nul. Avantageusement, la périphérie intérieure de l’aimant (21) est structurée par des formes dentaires réparties en deux groupes de dents séparés par des zones dépourvues de dents (50) pour former lesdites zones aimantées (20). Au sein de chacun des groupes de dents, le pas entre deux dents est identique et égal au pas angulaire (P2), et les deux groupes de dents sont préférentiellement déphasés d’un demi pas angulaire (P2). Ainsi comme le montre la figure 2B, pour l’organe mécanique (2) aimanté diamétralement, l’induction mesurée dans la direction radiale le long d’un contour circulaire proche des zones aimantées (20) présente une composante sinusoïdale de périodicité 1 de forte amplitude modulée par deux fonctions pseudopériodiques de plus faible amplitude et de même fréquence fondamentale correspondant au pas angulaire (P2), l’une modulant l’alternance positive de la composante sinusoïdale de périodicité 1, l’autre modulant l’alternance négative de la composante sinusoïdale de périodicité 1, les deux fonctions pseudopériodiques étant déphasées d’une demi période. Le déphasage des groupes de dents d’un demi pas angulaire (P2) n’est pas limitatif, il permet de maximiser l’effort magnétique lors de l’actionnement du dispositif en rotation, ledit effort étant nul lorsque les groupes de dents sont parfaitement en phase.
La figure 3 présente un mode de réalisation similaire à celui présenté en figure 2A. Il diffère en ce que les caractéristiques des aimants des bagues intérieure et extérieure sont inversées.
description detaillee d’un mode de réalisation Alternatif
La figure 4 présente un mode de réalisation proche de celui illustré en figure 2A. Ce mode de réalisation est une transposition en version axiale de la version rotative radiale présentée en figure 2A. Ce mode de réalisation diffère en ce que les organes mécaniques (1, 2) sont des disques en déplacement rotatif relatif et séparés par un entrefer mécanique (40) dans la direction axiale. L’organe mécanique (2) possède un aimant (21), comportant une pluralité de zones aimantées (20) toutes aimantées dans la même direction axiale et de même sens (200). Ainsi pour n’importe quel point de la pluralité de zones aimantées (20) des aimants (21), le vecteur aimantation est toujours colinéaire au vecteur . Ledit organe mécanique (2) est caractérisé en ce que la surface de la pluralité de zones aimantées en vis-à-vis de l’entrefer mécanique (40) est structurée par des formes de dents espacées d’un même pas P2 et sont en vis-à-vis du second organe mécanique (1). Ledit second organe mécanique (1) possède lui aussi un aimant (11), comportant une pluralité de zones aimantées (10) toutes dans la même direction et dont la surface en vis-à-vis de l’entrefer mécanique (40) est structurée par deux groupes de dents d’un même pas P1, ces groupes de dents étant idéalement séparés de zones dépourvues de dents (50) et distants d’un nombre entier de pas P1 plus un demi pas. La pluralité de zones aimantées au sein d’un groupe de dent possède le même sens d’aimantation (101) opposé au sens d’aimantation (102) de la pluralité de zones aimantées au sein du second groupe de dents. Lesdits deux groupes de dents sont ainsi magnétiquement déphasés d’une demi période et constituent les deux pseudos périodes magnétiques dont il est expliqué l’intérêt dans le descriptif de la figure 2A. La protubérance en aimant (15) située dans la partie supérieure du mobile peut avantageusement être une sous partie de l’aimant (11) et présenter la même aimantation que les groupes de dents situés au-dessous. Cette alternance magnétique créée sur la protubérance en aimant (15) peut d’être employée comme source de champ pour un capteur de position magnétosensible qui serait situé à proximité du mobile (1), ce qui constitue une solution d’intégration à coût fortement réduit, l’aimant (11) pouvant être aimanté intégralement en une seule opération pour fournir une double fonctionnalité à la fois pour réaliser l’effet haptique en interaction avec l’aimant (21), mais aussi pour fournir l’information de position de l’organe mécanique (1) mobile.
description detaillee d’un mode de réalisation Alternatif
La figure 5 présente un mode d’intégration d’un capteur magnétique destiné à mesurer la position angulaire absolue de l’organe mécanique mobile (2) pour un mode de réalisation à actionnement rotatif. Ce mode d’intégration est compatible avec tous les modes de réalisation précédents, mais est illustré d’après le second mode de réalisation présenté figure 2A, le support aimant (22) n’étant pas représenté. Dans ce mode de réalisation, l’organe mécanique (2) est mobile et l’aimant (21) est fermé à une extrémité axiale et possède une protubérance cylindrique (25) aimantée dans une direction diamétrale transversale (200). Le champ magnétique de ladite protubérance (25) est mesuré par une sonde magnétosensible (30) de manière à obtenir la position angulaire absolue dudit organe mécanique (2).
Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux dans le cas où la pluralité de zones aimantées (20) possède une direction d’aimantation diamétrale transversale. Dans ce cas, l’intégralité de l’aimant (21) possède une direction d’aimantation (200) unique ce qui rend particulièrement simple la construction de l’outil d’aimantation et renforce le champ magnétique mesuré par la sonde magnétosensible (30).
description detaillee d’un mode de réalisation Alternatif
La figure 6 présente un mode de réalisation selon l’invention à actionnement linéaire. Il s’agit de la transposition linéaire de la version expliquée dans la figure 2A en version rotative radiale ou la figure 4 en version rotative axiale. Cette fois les organes mécaniques (1, 2) sont des mobiles en déplacement linéaire relatif et séparés par un entrefer mécanique (40) plan. L’organe mécanique (2) possède un aimant (21), comportant une pluralité de zones aimantées (20) toutes aimantées dans la même direction verticale et le même sens (200). Ainsi pour n’importe quel point de la pluralité de zones aimantées (20) des aimants (21), le vecteur aimantation est toujours colinéaire au vecteur . Ledit organe mécanique (2) est caractérisé en ce que la surface de la pluralité de zones aimantées en vis-à-vis de l’entrefer mécanique (40) est structurée par des formes de dents espacées d’un même pas (P2) et sont en vis-à-vis du second organe mécanique (1). Le second organe mécanique (1) possède lui aussi un aimant (11), comportant une pluralité de zones aimantées (10) toutes dans la même direction et dont la surface en vis-à-vis de l’entrefer mécanique (40) est structurée par deux groupes de dents d’un même pas P1, ces groupes de dents étant idéalement séparés d’un nombre entier de pas P1 plus un demi pas. La pluralité de zones aimantées au sein d’un groupe de dent possède le même sens d’aimantation (101) opposé au sens d’aimantation (102) de la pluralité de zones aimantée au sein du second groupe de dents. Lesdits deux groupes de dents sont ainsi magnétiquement déphasés d’une demi période et constituent les deux pseudos périodes magnétiques dont il est expliqué l’intérêt dans le descriptif de la figure 2A. La protubérance en aimant (15) située dans la partie supérieure du mobile peut avantageusement être une sous partie de l’aimant (11) et présenter la même aimantation que les groupes de dents situés au-dessous. Cette alternance magnétique créée sur la protubérance en aimant (15)) peut être employée comme source de champ pour un capteur de position magnétosensible qui serait situé à proximité du mobile (1), ce qui constitue une solution d’intégration à coût fortement réduit, l’aimant (11) pouvant être aimanté intégralement en une seule opération pour fournir une double fonctionnalité à la fois pour réaliser l’effet haptique en interaction avec l’aimant (21), mais aussi pour fournir l’information de position de l’organe mécanique (1) mobile.
description detaillee d’un mode de réalisation Alternatif
La figure 7 présente un mode de réalisation selon l’invention à actionnement rotatif suivant trois directions orthogonales. Cette réalisation peut être vue comme la combinaison de 3 dispositifs haptiques tels que représentés sur la figure 1A. Chacun des 3 dispositifs, constitués de pistes respectivement solidaires d’un ensemble mécanique fixe (2) d’une part et d’autre part d’un ensemble mécanique mobile (1) attaché à un organe de commande actionné par l’utilisateur. Le premier dispositif haptique, agissant selon une première direction, est constitué des pistes (13a) et (23a) aimantées selon les caractéristiques de la figure 1A. Le second dispositif selon une seconde direction d’actionnement est constitué des pistes (13b) et (23b). La dernière paire (13c) et (23c) d’aimants dentés créant l’effet haptique sur la troisième direction. Les pistes (13a, 13b, 13c) parcourent la pluralité des zones aimantées (10) de l’aimant (11), les pistes (23a, 23b, 23c) parcourant la pluralité de zones aimantées (20) de l’aimant (21), au moins l’une desdites zones aimantées (10, 20) étant toutes aimantées dans le même sens. Ainsi par analogie aux modes de réalisations précédents, pour n’importe quel point de la pluralité de zones aimantées (10, 20) toutes dans le même sens des aimants (11, 21), le vecteur est toujours colinéaire au vecteur aimantation , le point étant le centre des organes mécaniques (1,2) sphériques, le vecteur aimantation s’exprimant alors toujours avec les coordonnées sphériques dans un repère local propre au point , pouvant varier mais étant toujours de même signe ou nul.
La figure 8 présente un mode de réalisation similaire à celui présenté en figures 1A et 2A. Il diffère en ce que la bague intérieure (1) possède une pluralité de zones aimantées (10) présentant une alternance de pôles Nord et Sud et en ce que les pas angulaires P1 et P2 sont différents. Ainsi la période Pt correspond à un harmonique commun des fonctions d’aimantation périodique de période P1 et P2 des bagues intérieure et extérieure. Un des moyens utilisés pour contrôler l’amplitude de l’effet haptique est de jouer sur l’amplitude des harmoniques des fonctions d’aimantation. Dans le cas représenté, la pluralité de zones aimantées (10) présente des alternances de pôles Nord et Sud de largeur différente, cela a pour effet d’augmenter l’amplitude des harmoniques d’aimantation d’ordre pair. Bien entendu tout autre moyen de contrôle des harmoniques d’aimantations auquel pourrait penser l’homme de métier, comme la conception particulière de l’inducteur, ou la structuration des zones aimantées, est envisagé.
La figure 9 présente un mode de réalisation similaire à celui présenté en figure 1A, il diffère en ce que la pluralité de zones aimantées (10) de l’organe mécanique (1) présente une alternance de pôles Nord et Sud. Cette réalisation n’est pas limitative et une configuration avec la bague extérieure constituée d’une alternance de pôles Nord/Sud et la bague intérieure un aimant unipolaire denté est aussi envisageable.
La figure 10 présente un mode de réalisation similaire à celui présenté en figure 2A. Il diffère en ce que la pluralité de zones aimantées (10) de l’organe mécanique (1) est réalisée par la découpe de dents, espacées d’un pas P1, dans deux pièces semi-cylindriques (15, 16) présentant une section en forme d’arc de cercle, en matériau ferromagnétique doux magnétiquement, couplées à un aimant (11) de forme parallélépipèdique. L’aimant (11) est aimanté selon une direction (100) dans la direction définie par le plan de symétrie des deux pôles en matériau ferromagnétique doux. Pour créer la périodicité haptique voulue Pt, la pluralité de zones aimantées (20) de la bague mobile (2) est réalisée par une structuration en forme de dents de l’aimant (21) espacées d’un pas P2, avec , et aimantées selon une même direction radiale (200). Une configuration où les caractéristiques des bagues intérieures et extérieure sont échangées est aussi envisagée.

Claims (14)

  1. Dispositif haptique passif comprenant un organe mécanique (1) en déplacement par rapport à un deuxième organe mécanique (2), l’un desdits organes mécaniques (1) présentant une pluralité de zones aimantées (10) espacées périodiquement selon un pas P1, l’autre desdits organes mécaniques (2) présentant une deuxième pluralité de zones aimantées (20) espacées périodiquement selon un pas P2, un effort variable périodiquement en fonction de la position relative desdits organes mécaniques (1, 2) étant créé par l’interaction magnétique entre lesdits organes mécaniques (1, 2), l’interaction magnétique variant selon une période Pt, caractérisé en ce que toutes les zones aimantées de l’un au moins desdits organes mécaniques (1, 2) sont aimantées dans le même sens.
  2. Dispositif haptique passif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits organes mécaniques (1, 2) sont mobiles en translation relative.
  3. Dispositif haptique passif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits organes mécaniques (1, 2) comportant chacun un aimant (11, 21) présentent une forme de bague et sont mobiles en rotation relative.
  4. Dispositif haptique passif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les zones aimantées (10, 20) desdits organes mécaniques (1, 2) de forme annulaire sont aimantées radialement, soit dans le sens centrifuge ou centripète.
  5. Dispositif haptique passif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les zones aimantées (10, 20) d’au moins un desdits organes mécaniques (1, 2) de forme annulaire sont aimantées diamétralement, ladite bague aimantée diamétralement présentant deux groupes de dents de pas identique, ces groupes étant séparés d’un nombre de pas non entier, ce nombre valant préférentiellement (x + 0,5) pas où x est un entier positif, lesdits groupes de dents étant préférentiellement centrés selon un rayon dans la direction d’aimantation diamétrale.
  6. Dispositif haptique passif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits organes mécaniques (1, 2) présentent une forme de disque et sont mobiles en rotation relative.
  7. Dispositif haptique passif sphérique selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit premier organe mécanique mobile (1) comprend une rotule mobile en rotation autour de trois axes orthogonaux.
  8. Dispositif haptique passif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit pas P1 est identique audit pas P2.
  9. Dispositif haptique passif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’entrefer mécanique (40) situé entre l’organe mécanique (1) et l’organe mécanique (2) est dépourvu de matériaux ferromagnétiques doux.
  10. Dispositif haptique passif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’organe mécanique (1, 2) mobile présente une protubérance en aimant (15, 25) dont le champ est destiné à être mesuré par une sonde magnétosensible (30) afin de fournir une information de position dudit organe mobile (1, 2).
  11. Dispositif haptique passif selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite protubérance en aimant (15, 25) et ledit aimant (11, 21) sont réalisés en une seule et même pièce.
  12. Dispositif haptique passif selon la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce que la protubérance (15, 25) et l’aimant (11, 21) sont aimantés dans une même direction et le même sens.
  13. Dispositif haptique passif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’au moins un desdits aimants (11, 21) est réalisé par injection de matériau plastique chargé en poudre d’aimant.
  14. Dispositif haptique passif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’au moins un desdits aimants (11, 21) est réalisé en aimant fritté.
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