WO2010055234A1 - Dispositif de commande à retour haptique et actionneur correspondant - Google Patents

Dispositif de commande à retour haptique et actionneur correspondant Download PDF

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WO2010055234A1
WO2010055234A1 PCT/FR2009/001312 FR2009001312W WO2010055234A1 WO 2010055234 A1 WO2010055234 A1 WO 2010055234A1 FR 2009001312 W FR2009001312 W FR 2009001312W WO 2010055234 A1 WO2010055234 A1 WO 2010055234A1
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WO
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plate
actuator
fixed
coil
haptic feedback
Prior art date
Application number
PCT/FR2009/001312
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English (en)
Inventor
Bruno Marie
Xavier Drouin
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Dav
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a motor vehicle, in particular for transmitting a haptic feedback to a user, such as a vibratory feedback.
  • the invention also relates to an actuator configured to be mounted in such a control device.
  • multifunction control devices made for example in the form of a joystick or a rotary knob, are increasingly used to control electrical or electronic systems, such as an air conditioning system, an audio system or a navigation system.
  • Such devices may be associated with a display screen and allow navigation in pull-down menus comprising various commands relating to the systems to be controlled.
  • a support of the user on the touch surface is for example associated with the selection of a command.
  • haptic feedback control devices comprising actuators, such as electromagnetic actuators, connected to a support plate of the touch-sensitive sensor of the control device for transmitting a vibration movement to the tactile surface, of the user perceives a haptic feedback informing him that his order has been taken into account.
  • Some known control devices use guiding and holding fixed on the one hand to the vibrating plate of the device and on the other hand to a fixed frame of the device, in particular for guiding the vibrating plate in translation and preventing the actuator from being damaged by a sudden force applied to the control device .
  • the vibrations are obtained by mechanical parts moving relative to each other, which generates a high level of noise.
  • the invention therefore aims to provide an improved haptic feedback control device does not have the disadvantages of the prior art, while minimizing the noise generated by vibration.
  • the subject of the invention is a haptic feedback control device comprising:
  • a support plate configured to transmit a haptic feedback to a user;
  • a sensor with a tactile surface carried by said plate, configured to detect a support of the user on the tactile surface;
  • At least one actuator comprising at least one fixed part and at least one moving part cooperating by electromagnetic effect, said movable part being fixed to said plate so as to drive said plate in motion when a support is detected to generate the haptic feedback to the user, and said fixed part comprising at least one electric coil arranged facing said moving part so as to define an air gap between said coil and said moving part, characterized in that said actuator comprises an elastic element disposed in the air gap , against a front face of said coil and against said movable portion for guiding the movement of said movable portion, so that said plate has a compliance with a fixed frame of said device.
  • said plate is movable relative to the fixed frame, with a flexible connection between said plate and said frame.
  • control device may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • said device comprises means for holding said plate mounted on said frame, this holding means allows the device to withstand significant forces in deterioration of said actuator;
  • the holding means comprise at least two elastic pads carried by said plate and fixed on said frame, preferably by clipping, this allows a lower cost solution of the holding means;
  • the holding means is formed by said fixed part of said actuator and said device comprises at least one damper disposed between said plate and said fixed part, said device then comprises fewer pieces which simplifies the assembly of said device while ensuring a solution robust to withstand significant effort;
  • Said device comprises at least two actuators arranged with their front faces vis-à-vis, and configured to cause said plate in translation in a common direction, so as to ensure uniform haptic feedback;
  • said fixed part of said actuator comprises first and second electric coils arranged back to back, with their rear faces in contact, said first and second coils cooperating respectively with a first and a second corresponding movable part of said actuator for driving said plate in translation in a common direction, the size of said device is reduced while ensuring uniform haptic feedback;
  • said coils are arranged in a fixed common body of said actuator, said coils are then fixed in a common manner on said chassis, further reducing the number of hyperstatic mechanical connections;
  • said first coil directs said first corresponding mobile part in a first direction and said second coil directs said second corresponding mobile part in a second direction opposite to the first direction, an alternating supply of these coils then makes it possible to generate a vibrating haptic feedback; -AT-
  • said coils of said actuator are arranged with a common drive shaft substantially perpendicular to a plane defined by said plate, and said plate is on the one hand fixed to the first mobile part and on the other hand comprises at least one extension s' extending to the second moving part and fixed to the second movable part, with this arrangement said plate can be driven in movement along an axis substantially perpendicular to the plane defined by said plate;
  • said damper is formed by said elastic elements which make it possible to reduce the noise generated by the haptic feedback.
  • the invention also relates to an actuator for a haptic feedback control device, said device comprising:
  • a support plate configured to transmit a haptic feedback to a user
  • a sensor with a tactile surface carried by said plate configured to detect a support of the user on the tactile surface
  • said actuator comprising at least one fixed part and at least one mobile part cooperating by electromagnetic effect
  • said moving part being fixed to said plate so as to cause said plate in motion when a support is detected to generate the haptic feedback to the user
  • said fixed part comprising at least one electric coil arranged opposite said part.
  • said actuator comprises a resilient element disposed in the gap, against a front face of said coil and against said movable part to guide the movement of said part mobile, so that said plate has a compliance with a fixed frame of said device.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of a control device
  • FIG. 2 illustrates a second embodiment of the control device
  • FIG. 3 illustrates an example of an actuator for the control device
  • FIG. 4 illustrates a third embodiment of the control device
  • FIG. 5 illustrates a fourth embodiment of the control device.
  • the invention relates to a control device 1 haptic feedback, for example for a control panel of a motor vehicle, or for central console of a motor vehicle, for controlling electrical or electronic systems of the vehicle, and can transmit a haptic feedback a user having for example modified or selected a command so as to ensure the user takes into account the modified or selected command.
  • the control device 1 comprises: a support plate 3 configured to transmit a haptic feedback to a user, for example to a finger of a user,
  • a sensor 5 with a tactile surface carried by the plate 3 and configured to detect a support of the user on the tactile surface
  • the sensor 5 with a tactile surface is for example a pressure sensor using the FSR technology for "Force Sensing Resistor" in English, that is to say using pressure-sensitive resistors. You can also choose a sensor using capacitive technology or optical to detect user support.
  • a protective and decorative skin may be provided on the touch-sensitive sensor 5.
  • a control unit (not shown) connected to the sensor 5 and the actuators 7 is for example used to provide a control signal to the actuators 7 so as to drive the plate 3 in motion, when a support is detected on the touch surface.
  • the control signal may be square or sinusoidal or may comprise one or a succession of pulses.
  • the two actuators 7 are arranged on either side of the plate 3, one facing the other.
  • Each actuator 7 comprises:
  • a fixed part comprising an electric coil 9 which generates an electromagnetic field when it is powered, and
  • the coil 9 is connected to a fixed frame 13 of the device 1, and is arranged facing the corresponding mobile part 11 so as to define an air gap e between the coil 9 and the mobile part 11.
  • the movable portion 11 is connected to the plate 3 and is directed in translation in the gap e by the magnetic field generated by the coil 9 fed.
  • the coil 9 is disposed in a fixed body of steel. It can also be provided that the movable portion 11 comprises a ferromagnetic material.
  • Each actuator 7 further comprises an elastic element 15 arranged in the air gap e. More specifically, the elastic element 15 is disposed against a front face 17 of the coil 9 and against the corresponding movable portion 11, to guide the movement of the movable portion 11, so that the plate 3 has a compliance with the frame 13.
  • the elastic element 15 dampens the movement of the movable part 11 and avoids any physical contact between the coil 9 and the movable part 11, thus limiting the noise generated during the movement of the movable part 11.
  • This elastic element 15 can be elastomer or silicone and can be suraioulé on the coil 9 and the movable part 11.
  • the elastic element 15 has a thickness of the order of 0.2 to 0.5 mm.
  • the coil 9 of an actuator 7 has an active front face 17 which cooperates with an elastic element 15 and a movable portion 11 to generate the haptic feedback and a nonactive 19 rear face.
  • This rear face 19 can cooperate for example with a fastening bracket 21 to fix the actuator 7 on the frame 13.
  • a fastening bracket 21 to fix the actuator 7 on the frame 13.
  • the movable parts 11 can extend towards the plate 3 to be fixed to the plate 3.
  • the plate 3 comprises two fixing lugs, arranged substantially facing the parts movable 11 and extending respectively to these movable parts 11 to be fixed.
  • the two actuators 7 are arranged according to a common drive axis substantially parallel to the plane P defined by the plate 3.
  • the actuators 7 are arranged along a common drive axis A substantially parallel to the X longitudinal axis of the plate 3 of an orthogonal reference (X, Y 5 Z). In this case, the actuators 7 drive the plate 3 in motion in a direction D1 substantially parallel to the axis X.
  • the coil 9 of a first actuator 7 can direct the corresponding moving part 11 in a first direction and the coil 9 of the second actuator 7 can direct the corresponding mobile part 11 in a second direction opposite to the first direction.
  • One can then provide alternately feed the coils 9 of the two actuators 7 to generate a vibrating haptic feedback.
  • the holding means may comprise four elastic studs 23, for example in elastomer, arranged between the plate 3 and the frame 13.
  • the four elastic studs 23 form an integral part of the plate 3, so that the plate 3 has a shape similar to that of a table.
  • the plate 3 and the elastic studs 23 may be molded of plastic material, so as to support the bearing forces.
  • These resilient pads 23 are fixed on the frame 13, for example by clipping.
  • This sealing means 25 may for example be made of an elastic material, such as elastomer or silicone.
  • a second embodiment illustrated in FIG. 2 differs from the first embodiment in that the coils 9 of the actuators 7 form the holding means.
  • a damper 123 is provided between the plate 3 and each coil 9.
  • This damper 123 may be silicone or elastomer.
  • the sealing means it can be provided that the sealing means
  • the moving parts 111 each have a generally L-shaped shape with a first branch 111a extending towards the plate 3 and a second branch 111b extending along an axis substantially parallel to the longitudinal axis X of the plate 3, this second branch 111b being fixed to the plate 3.
  • a third embodiment, illustrated by FIGS. 3 and 4 differs from the first embodiment in that an actuator 207 is used whose fixed part has two active faces 217a, 217b. More specifically, the actuator 207 comprises a first 209a and a second
  • 209b electric coils arranged back to back, with their rear faces 219a, 219b in contact, and arranged in a fixed common body 210. These coils 209a, 209b cooperate respectively with a first 211a and a second 211b corresponding movable parts of the actuator 207 to drive the plate 3 in translation in a common direction D 1. According to this third embodiment, a uniform haptic feedback is provided by arranging this actuator 207 so that its medium is substantially opposite the middle of the plate 3.
  • the common body 210 comprises a tapped hole 221 at the junction of the two rear faces 219a, 219b of the two coils 209a, 209b.
  • This threaded hole 221 cooperates with a complementary fastening means of the frame 13.
  • the actuator 207 may also be disposed along a drive axis substantially parallel to the transverse axis Y of the plate 3, so as to drive the plate 3 in motion in a substantially parallel direction to the Y axis.
  • a fourth embodiment illustrated in FIG. 5, differs from the third embodiment in that the fixed common body 210 integrating the two coils 209a, 209b is disposed along a drive axis B substantially perpendicular to the plane P defined by a first part 303a of the plate 303.
  • the drive axis B is substantially parallel to the vertical axis Z.
  • the actuator 207 drives the plate 303 moving in a substantially perpendicular direction D2 at the plane P defined by the first part 303a of the plate 303.
  • the plate 303 then has: a first 303a and a second 303b parts respectively fixed to the first
  • At least one extension 303c ensuring the connection between these two parts 303a and 303b, and extending along the fixed body 210 of the actuator 207.
  • the frame 313 has two lateral branches 313a and 313b also extending along the fixed body 210 so as to reach the tapped holes 221.
  • These lateral branches 313a, 313b comprise complementary threaded holes cooperating with the tapped holes 221 on the fixed body 210 and with a screw 322 for fixing the actuator 207 to the frame 313.
  • the holding means is formed by the actuator 207 and the elastic elements 15 dampen the noise due to friction when the haptic feedback is generated.
  • control device make it possible to minimize the problems of the hyperstatic mechanical connection while reducing the noise associated with the generation of a haptic feedback.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de commande à retour haptique comprenant : - une plaque de support (3,303) configurée pour transmettre un retour haptique à un utilisateur, - un capteur (5) à surface tactile porté par ladite plaque (3,303), configuré pour détecter un appui de l'utilisateur sur la surface tactile, - au moins un actionneur (7,207) comportant au moins une partie fixe et au moins une partie mobile (11,111,211a,211b) coopérant par effet électromagnétique, ° ladite partie mobile (11, 111,211 a,211 b) étant fixée à ladite plaque (3,303) de manière à entraîner ladite plaque (3,303) en mouvement lorsqu'un appui est détecté pour générer le retour haptique à l'utilisateur, et ° ladite partie fixe comportant au moins une bobine (9,209a,209b) électrique disposée en regard de ladite partie mobile (11,111,211a,211b) de manière à délimiter un entrefer (e) entre ladite bobine (9,209a,209b) et ladite partie mobile (11, 111, 211a, 211b). Selon l'invention, ledit actionneur (7,207) comporte un élément élastique (15) disposé dans l'entrefer (e), contre une face avant (17,217a,217b) de ladite bobine (9,209a,209b) et contre ladite partie mobile (11,111, 211a, 211b) pour guider le mouvement de ladite partie mobile (11,111,21 la,211b), de sorte que ladite plaque (3,303) présente une compliance par rapport à un châssis (13,313) fixe dudit dispositif. L'invention concerne encore un actionneur (7,207) pour un tel dispositif de commande.

Description

Dispositif de commande à retour haptique et actionneur correspondant
La présente invention concerne un dispositif de commande pour véhicule automobile, permettant notamment de transmettre un retour haptique à un utilisateur, tel qu'un retour vibratoire. L'invention concerne également un actionneur configuré pour être monté dans un tel dispositif de commande.
Dans le domaine automobile, des dispositifs de commande multifonction, réalisés par exemple sous la forme d'un joystick ou d'un bouton rotatif, sont de plus en plus utilisés pour commander des systèmes électriques ou électroniques, tels qu'un système de climatisation, un système audio ou encore un système de navigation.
De tels dispositifs peuvent être associés à un écran d'affichage et permettre une navigation dans des menus déroulants comportant différentes commandes relatives aux systèmes à commander.
Pour augmenter le confort ergonomique, l'utilisation d'une technologie à capteur à surface tactile au niveau de la surface de commande de tels dispositifs de commande peut être considérée comme un développement intéressant.
Lorsqu'un utilisateur exerce une pression sur la surface tactile d'un tel capteur, on peut mesurer la pression appliquée et/ou déterminer la localisation de l'endroit où la pression est exercée par application d'une tension électrique adaptée. Dans ce cas, un appui de l'utilisateur sur la surface tactile est par exemple associé à la sélection d'une commande.
En outre, pour signaler à l'utilisateur que sa commande a bien été prise en compte, notamment en conduite de nuit ou lors d'une manipulation en aveugle, il est important que l'utilisateur ait un retour haptique de manière à rester concentré sur la route.
Pour cela, on connaît déjà des dispositifs de commande à retour haptique comportant des actionneurs, tels que des actionneurs électromagnétiques, reliés à une plaque de support du capteur à surface tactile du dispositif de commande pour transmettre un mouvement de vibration à la surface tactile, de manière que l'utilisateur perçoive un retour haptique l'informant que sa commande a bien été prise en compte.
Certains dispositifs de commande connus utilisent des moyens de guidage et de maintien fixés d'une part à la plaque vibrante du dispositif et d'autre part à un châssis fixe du dispositif, notamment pour guider la plaque vibrante en translation et éviter que l'actionneur ne soit détérioré par un effort brutal appliqué au dispositif de commande.
Toutefois, une telle fixation entre le châssis et la plaque vibrante engendre des problèmes de liaisons mécaniques hyperstatiques difficiles à résoudre.
De plus, les vibrations sont obtenues par des pièces mécaniques en mouvement l'une par rapport l'autre, ce qui génère un niveau de bruit important.
L'invention a donc pour objectif de proposer un dispositif de commande à retour haptique amélioré ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur, tout en minimisant le bruit généré par les vibrations.
À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande à retour haptique comprenant :
- une plaque de support configurée pour transmettre un retour haptique à un utilisateur, - un capteur à surface tactile porté par ladite plaque, configuré pour détecter un appui de l'utilisateur sur la surface tactile,
- au moins un actionneur comportant au moins une partie fixe et au moins une partie mobile coopérant par effet électromagnétique, ladite partie mobile étant fixée à ladite plaque de manière à entraîner ladite plaque en mouvement lorsqu'un appui est détecté pour générer le retour haptique à l'utilisateur, et ladite partie fixe comportant au moins une bobine électrique disposée en regard de ladite partie mobile de manière à délimiter un entrefer entre ladite bobine et ladite partie mobile, caractérisé en ce que ledit actionneur comporte un élément élastique disposé dans l'entrefer, contre une face avant de ladite bobine et contre ladite partie mobile pour guider le mouvement de ladite partie mobile, de sorte que ladite plaque présente une compliance par rapport à un châssis fixe dudit dispositif.
On entend par compliance le fait que ladite plaque soit mobile par rapport au châssis fixe, avec une liaison souple entre ladite plaque et ledit châssis.
Avec un telle configuration, il n'est pas nécessaire d'utiliser un moyen de guidage mécanique supplémentaire de ladite plaque fixé audit châssis, ce qui réduit le nomhre de liaisons mécaniques hyperstatiques dans le dispositif de commande.
Le dispositif de commande peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
- ledit dispositif comporte un moyen de maintien de ladite plaque monté sur ledit châssis, ce moyen de maintien permet au dispositif de supporter des efforts importants dans détérioration dudit actionneur ;
- le moyen de maintien comportent au moins deux plots élastiques portés par ladite plaque et fixés sur ledit châssis, de préférence par clippage, ceci permet une solution à moindre coût du moyen de maintien ; - le moyen de maintien est formé par ladite partie fixe dudit actionneur et ledit dispositif comporte au moins un amortisseur disposé entre ladite plaque et ladite partie fixe, ledit dispositif comporte alors moins de pièces ce qui simplifie l'assemblage dudit dispositif tout en assurant une solution robuste pour supporter les efforts importants ; - ledit dispositif comporte au moins deux actionneurs disposés avec leurs faces avant en vis-à-vis, et configurés pour entraîner ladite plaque en translation selon une direction commune, de manière à assurer un retour haptique uniforme ;
- ladite partie fixe dudit actionneur comporte une première et une seconde bobines électriques disposées dos à dos, avec leurs faces arrière en contact, lesdites première et seconde bobines coopérant respectivement avec une première et une seconde parties mobiles correspondantes dudit actionneur pour entraîner ladite plaque en translation selon une direction commune, l'encombrement dudit dispositif est ainsi réduit tout en assurant un retour haptique uniforme ;
- lesdites bobines sont agencées dans un corps commun fixe dudit actionneur, lesdites bobines sont alors fixées de façon commune sur ledit châssis, réduisant encore le nombre de liaisons mécaniques hyperstatiques ;
- ladite première bobine dirige ladite première partie mobile correspondante dans un premier sens et ladite seconde bobine dirige ladite seconde partie mobile correspondante dans un second sens opposé au premier sens, une alimentation alternative de ces bobines permet alors de générer un retour haptique vibratoire ; -A-
- lesdites bobines dudit actionneur sont agencées avec un axe d'entraînement commun sensiblement perpendiculaire à un plan défini par ladite plaque, et ladite plaque est d'une part fixée à la première partie mobile et comporte d'autre part au moins un prolongement s'étendant vers la seconde partie mobile et fixée à la seconde partie mobile, avec cet agencement ladite plaque peut être entraînée en mouvement selon un axe sensiblement perpendiculaire au plan défini par ladite plaque ;
- ledit amortisseur est formé par lesdits éléments élastiques qui permettent de réduire le bruit généré par le retour haptique.
L'invention a également pour objet un actionneur pour dispositif de commande à retour haptique, ledit dispositif comprenant :
- une plaque de support configurée pour transmettre un retour haptique à un utilisateur,
- un capteur à surface tactile porté par ladite plaque, configuré pour détecter un appui de l'utilisateur sur la surface tactile, ledit actionneur comportant au moins une partie fixe et au moins une partie mobile coopérant par effet électromagnétique,
- ladite partie mobile étant fixée à ladite plaque de manière à entraîner ladite plaque en mouvement lorsqu'un appui est détecté pour générer le retour haptique à l'utilisateur, et - ladite partie fixe comportant au moins une bobine électrique disposée en regard de ladite partie mobile de manière à délimiter un entrefer entre ladite bobine et ladite partie mobile, caractérisé en ce que ledit actionneur comporte un élément élastique disposé dans l'entrefer, contre une face avant de ladite bobine et contre ladite partie mobile pour guider le mouvement de ladite partie mobile, de sorte que ladite plaque présente une compliance par rapport à un châssis fixe dudit dispositif.
Un tel actionneur agencé dans un dispositif de commande à retour haptique permet de minimiser les problèmes hyperstatiques de tels dispositifs de commande tout en réduisant le bruit généré par le retour haptique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'un dispositif de commande,
- la figure 2 illustre un second mode de réalisation du dispositif de commande, - la figure 3 illustre un exemple d'actionneur pour le dispositif de commande,
- la figure 4 illustre un troisième mode de réalisation du dispositif de commande,
- la figure 5 illustre un quatrième mode de réalisation du dispositif de commande.
Dans ces dessins et dans la description qui suit, les éléments sensiblement identiques ou similaires sont désignés par les mêmes références, et les éléments des figures 2 à 5, correspondants aux éléments de la figure 1, portent les mêmes références précédées d'une centaine. De ce fait ces éléments ne seront pas décrits à nouveau.
L'invention concerne un dispositif de commande 1 à retour haptique, par exemple pour un tableau de commande de véhicule automobile, ou encore pour console centrale de véhicule automobile, permettant de commander des systèmes électriques ou électroniques du véhicule, et pouvant transmettre un retour haptique à un utilisateur ayant par exemple modifié ou sélectionné une commande de manière à assurer à l'utilisateur la prise en compte de la commande modifiée ou sélectionnée.
Selon un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, le dispositif de commande 1 comporte : - une plaque 3 de support configurée pour transmettre un retour haptique à un utilisateur, par exemple à un doigt d'un utilisateur,
- un capteur 5 à surface tactile porté par la plaque 3 et configuré pour détecter un appui de l'utilisateur sur la surface tactile,
- deux actionneurs 7 reliés à la plaque 3, pour appliquer un mouvement de vibration à la plaque 3 lorsqu'un appui est détecté, de manière à générer le retour haptique à l'utilisateur.
Le capteur 5 à surface tactile est par exemple un capteur de pression utilisant la technologie FSR pour "Force Sensing Resistor" en anglais, c'est-à-dire utilisant des résistances sensibles à la pression. On peut également choisir un capteur utilisant une technologie capacitive ou optique pour détecter un appui de l'utilisateur.
De plus, une peau de protection et de décoration (non représentée) peut être disposée sur le capteur 5 à surface tactile.
Une unité de pilotage (non représentée) reliée au capteur 5 et aux actionneurs 7 est par exemple utilisée pour fournir un signal de commande aux actionneurs 7 de façon à entraîner la plaque 3 en mouvement, lorsqu'un appui est détecté sur la surface tactile.
Le signal de commande peut être carré ou sinusoïdal ou encore peut comporter un ou une succession de puises.
Pour une meilleure répartition des efforts appliqués à la plaque 3, les deux actionneurs 7 sont disposés de part et d'autre de la piaque 3, l'un en regard de l'autre.
Chaque actionneur 7 comprend :
- une partie fixe comprenant une bobine électrique 9 qui génère un champ électromagnétique lorsqu'elle est alimentée, et
- une partie mobile 11 correspondante coopérant par effet électromagnétique avec la bobine 9.
La bobine 9 est reliée à un châssis 13 fixe du dispositif 1, et est disposée en regard de la partie mobile 11 correspondante de manière à délimiter un entrefer e entre la bobine 9 et la partie mobile 11.
La partie mobile 11 est reliée à la plaque 3 et est dirigée en translation dans l'entrefer e par le champ magnétique généré par la bobine 9 alimentée.
On peut prévoir que la bobine 9 est disposée dans un corps fixe en acier. On peut prévoir également que la partie mobile 11 comporte un matériau ferromagnétique.
Chaque actionneur 7 comporte en outre un élément élastique 15 agencé dans l'entrefer e. Plus précisément, l'élément élastique 15 est disposé contre une face avant 17 de la bobine 9 et contre la partie mobile 11 correspondante, pour guider le mouvement de la partie mobile 11, de sorte que la plaque 3 présente une compliance par rapport au châssis 13. L'élément élastique 15 amortit le mouvement de la partie mobile 11 et évite tout contact physique entre la bobine 9 et la partie mobile 11, limitant ainsi le bruit généré lors du mouvement de la partie mobile 11. Cet élément élastique 15 peut être en élastomère ou en silicone et peut être suraioulé sur la bobine 9 et la partie mobile 11.
De manière à être compatible aux normes automobiles, pour lesquelles les retours haptiques dans un tel dispositif de commande 1 nécessitent de très petits déplacements, l'élément élastique 15 présente une épaisseur de l'ordre de 0.2 à 0.5 mm. Ainsi, la bobine 9 d'un actionneur 7 présente une face avant 17 active qui coopère avec un élément élastique 15 et une partie mobile 11 pour générer le retour haptique et une face arrière 19 non active.
Cette face arrière 19 peut coopérer par exemple avec une équerre de fixation 21 pour fixer l'actionneur 7 sur le châssis 13. En variante, on peut prévoir des trous taraudés sur la partie fixe de l'actionneur pour coopérer avec des moyens de fixations complémentaires sur le châssis 13.
Par ailleurs, les parties mobiles 11 peuvent s'étendre vers la plaque 3 pour être fixées à la plaque 3. Selon une alternative (non représentée sur la figure 1), la plaque 3 comporte deux pattes de fixation, disposées sensiblement en regard des parties mobiles 11 et s'étendant respectivement vers ces parties mobiles 11 pour y être fixées.
En outre, les deux actionneurs 7 sont disposés selon un axe d'entraînement commun sensiblement parallèle au plan P défini par la plaque 3. Dans l'exemple illustré, les actionneurs 7 sont disposés selon un axe d'entraînement commun A sensiblement parallèle à l'axe longitudinal X de la plaque 3 d'un repère orthogonal (X, Y5Z). Dans ce cas, les actionneurs 7 entraînent la plaque 3 en mouvement selon une direction Dl sensiblement parallèle à l'axe X.
De plus, la bobine 9 d'un premier actionneur 7 peut diriger la partie mobile correspondante 11 dans un premier sens et la bobine 9 du second actionneur 7 peut diriger la partie mobile 11 correspondante dans un second sens opposé au premier sens. On peut prévoir alors d'alimenter alternativement les bobines 9 des deux actionneurs 7 pour générer un retour haptique vibratoire.
Par ailleurs, afin d'éviter la détérioration des actionneurs 7 lors d'un effort brutal appliqué au dispositif de commande 1, on prévoit un moyen de maintien de la plaque 3. Le moyen de maintien peut comporter quatre plots élastiques 23, par exemple en élastomère, disposés entre la plaque 3 et le châssis 13. En variante, les quatre plots élastiques 23 font partie intégrante de la plaque 3, de sorte que la plaque 3 présente une forme similaire à celle d'une table. Dans ce cas, la plaque 3 et les plots élastiques 23 peuvent être moulés en matière plastique, de manière à supporter les efforts d'appui. Ces plots élastiques 23 sont fixés sur le châssis 13, par exemple par clippage.
Par ailleurs, on peut prévoir un moyen d'étanchéité 25 interposé entre le capteur à surface tactile 5 et une partie 13 A du châssis 13. Ce moyen d'étanchéité 25 peut par exemple être réalisé en matériau élastique, tel qu'en élastomère ou en silicone.
Un second mode de réalisation illustré sur la figure 2, diffère du premier mode de réalisation par le fait que les bobines 9 des actionneurs 7 forment le moyen de maintien. Dans ce cas, pour réduire le bruit lié aux frottements générés par le mouvement de la plaque 3 pour le retour haptique, on prévoit un amortisseur 123 entre la plaque 3 et chaque bobine 9. Cet amortisseur 123 peut être en silicone ou en élastomère. Dans ce second mode de réalisation, on peut prévoir que le moyen d'étanchéité
25 et l'amortisseur 123 sont réalisés par une membrane commune.
En outre, pour une meilleure fixation entre les parties mobiles 111 et la plaque 3 portée par les bobines 9, on peut prévoir que les parties mobiles 111 présentent chacune une forme générale en L avec une première branche 111a s'étendant vers la plaque 3 et une seconde branche 111b s'étendant selon un axe sensiblement parallèle à l'axe longitudinal X de la plaque 3, cette seconde branche 111b étant fixée à la plaque 3.
Un troisième mode de réalisation, illustré par les figures 3 et 4, diffère du premier mode de réalisation par le fait qu'on met en oeuvre un actionneur 207 dont la partie fixe a deux faces actives 217a,217b. Plus précisément, l'actionneur 207 comporte une première 209a et une seconde
209b bobines électriques disposées dos à dos, avec leurs faces arrière 219a,219b en contact, et agencées dans un corps commun fixe 210. Ces bobines 209a,209b coopèrent respectivement avec une première 211a et une seconde 211b parties mobiles correspondantes de l'actionneur 207 pour entraîner la plaque 3 en translation selon une direction commune D 1. Selon ce troisième mode de réalisation, on assure un retour haptique uniforme en disposant cet actionneur 207 de façon que son milieu soit sensiblement en regard du milieu de la plaque 3.
Dans ce cas, le corps commun 210 comportent un trou taraudé 221 au niveau de la jonction des deux faces arrière 219a,219b des deux bobines 209a,209b. Ce trou taraudé 221 coopère avec un moyen de fixation complémentaire du châssis 13.
En outre, dans ce mode de réalisation, l'actionneur 207 peut également être disposé selon un axe d'entraînement sensiblement parallèle à l'axe transversal Y de la plaque 3, de manière à entraîner la plaque 3 en mouvement selon une direction sensiblement parallèle à l'axe Y.
Un quatrième mode de réalisation illustré sur la figure 5, diffère du troisième mode de réalisation par le fait que le corps commun fixe 210 intégrant les deux bobines 209a,209b est disposé selon un axe d'entraînement B sensiblement perpendiculaire au plan P défini par une première partie 303 a de la plaque 303. Dans l'exemple illustré, l'axe d'entraînement B est sensiblement parallèle à l'axe vertical Z. Ainsi, l'actionneur 207 entraîne la plaque 303 en mouvement selon une direction D2 sensiblement perpendiculaire au plan P défini par la première partie 303a de la plaque 303.
La plaque 303 présente alors : - une première 303 a et une seconde 303 b parties respectivement fixées à la première
21 la et à la seconde 21 Ib parties mobiles, et
- au moins un prolongement 303 c assurant la liaison entre ces deux parties 303 a et 303b, et s'étendant le long du corps fixe 210 de l'actionneur 207.
On peut également prévoir un prolongement 303c de part et d'autre du corps fixe 210 pour relier les première 303a et seconde 303b parties de la plaque 303.
De plus, le châssis 313 présente deux branches latérales 313a et 313b s'étendant également le long du corps fixe 210 de façon à atteindre les trous taraudés 221. Ces branches latérales 313a,313b comportent des trous taraudés complémentaires coopérant avec les trous taraudés 221 sur le corps fixe 210 et avec une vis 322 pour fixer l'actionneur 207 au châssis 313. Avec cette configuration, le moyen de maintien est formé par l'actionneur 207 et les éléments élastiques 15 amortissent le bruit dû aux frottements lorsque le retour haptique est généré.
On comprend donc que ces différents modes de réalisation pour le dispositif de commande permettent de minimiser les problèmes de liaison mécanique hyperstatique tout en réduisant le bruit lié à la génération d'un retour haptique.

Claims

REVENDICATIONS:
1. Dispositif de commande à retour haptique comprenant :
- une plaque de support (3,303) configurée pour transmettre un retour haptique à un utilisateur,
- un capteur (5) à surface tactile porté par ladite plaque (3,303), configuré pour détecter un appui de l'utilisateur sur la surface tactile,
- au moins un actionneur (7,207) comportant au moins une partie fixe et au moins une partie mobile (11,111,211 a,2 llb) coopérant par effet électromagnétique,
• ladite partie mobile (ll,lll,211a,211b) étant fixée à ladite plaque (3,303) de manière à entraîner ladite plaque (3,303) en mouvement lorsqu'un appui est détecté pour générer le retour haptique à l'utilisateur, et • ladite partie fixe comportant au moins une bobine (9,209a,209b) électrique disposée en regard de ladite partie mobile (ll,lll,211a,211b) de manière à délimiter un entrefer (e) entre ladite bobine (9,209a,209b) et ladite partie mobile (ll,lll,211a,211b), caractérisé en ce que ledit actionneur (7,207) comporte un élément élastique (15) disposé dans l'entrefer (e), contre une face avant (17,217a,217b) de ladite bobine (9,209a,209b) et contre ladite partie mobile (ll,lll,211a,211b) pour guider le mouvement de ladite partie mobile (ll,lll,211a,211b), de sorte que ladite plaque (3,303) présente une compliance par rapport à un châssis (13,313) fixe dudit dispositif (1,101,201,301).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte un moyen de maintien de ladite plaque (3,303) monté sur ledit châssis (13,313).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de maintien comportent au moins deux plots élastiques, (23) portés par ladite plaque (3,303) et fixés sur ledit châssis (13,313), de préférence par clippage.
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de maintien est formé par ladite partie fixe dudit actionneur (7,207) et en ce que ledit dispositif comporte au moins un amortisseur (15,123) disposé entre ladite plaque (3,303) et ladite partie fixe.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux actionneurs (7) disposés avec leurs faces avant (17) en vis-à-vis, et configurés pour entraîner ladite plaque (3) en translation selon une direction commune (Dl).
6. Dispositif selon quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite partie fixe dudit actionneur (207) comporte une première (209a) et une seconde (209b) bobines électriques disposées dos à dos, avec leurs faces arrière (219a,219b) en contact, lesdites première (209a) et seconde (209b) bobines coopérant respectivement avec une première (211a) et une seconde (211b) parties mobiles correspondantes dudit actionneur (207) pour entraîner ladite plaque (3,303) en translation selon une direction commune (Dl ,D2).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites bobines (209a,209b) sont agencées dans un corps commun (210) fixe dudit actionneur (207).
8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite première bobine (209a) dirige ladite première partie mobile (211a) correspondante dans un premier sens et en ce que ladite seconde bobine (209b) dirige ladite -seconde partie mobile (211b) correspondante dans un second sens opposé au premier sens.
9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que : - lesdites bobines (209a,209b) dudit actionneur (207) sont agencées avec un axe d'entraînement (B) commun sensiblement perpendiculaire à un plan (P) défini par ladite plaque (303), et en ce que
- ladite plaque (303) est d'une part fixée à la première partie mobile (211a) et comporte d'autre part au moins un prolongement (303c) s'étendant vers , la seconde partie mobile (211b) et fixée à la seconde partie mobile (211b).
10. Dispositif selon la revendication 4, prise ensemble avec la revendication 9, caractérisé en ce que ledit amortisseur est formé par lesdits éléments élastiques (15).
11. Actionneur pour dispositif de commande à retour haptique, ledit dispositif comprenant :
- une plaque de support (3,303) configurée pour transmettre un retour haptique à un utilisateur,
- un capteur (5) à surface tactile porté par ladite plaque (3,303), configuré pour détecter un appui de l'utilisateur sur la surface tactile, ledit actionneur (7,207) comportant au moins une partie fixe et au moins une partie mobile (11, 111, 211 a,2 llb) coopérant par effet électromagnétique,
• ladite partie mobile (11,111,211 a,2 llb) étant fixée à ladite plaque (3,303) de manière à entraîner ladite plaque (3,303) en mouvement lorsqu'un appui est détecté pour générer le retour haptique à l'utilisateur, et
• ladite partie fixe comportant au moins une bobine (9,209a,209b) électrique disposée en regard de ladite partie mobile (ll,lll,211a,211b) de manière à délimiter un entrefer (e) entre ladite bobine (9,209a,209b) et ladite partie mobile (ll,lll,211a,211b), caractérisé en ce que ledit actionneur (7,207) comporte un élément élastique (15) disposé dans l'entrefer (e), contre une face avant (17,217a,217b) de ladite bobine (9,209a,209b) et contre ladite partie mobile (ll,lll,211a,211b) pour guider le mouvement de ladite partie mobile (11,111,211 a.2 llb), de sorte que ladite plaque (3,303) présente une compliance par rapport à un châssis (13,313) fixe dudit dispositif.
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