Brevet FR2890464A1 — publié le 20070309

DISPOSITIF DE COMMANDE AVEC MOYENS DE PERCEPTION TACTILE DE L'ORDRE DE COMMANDE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention est relative à un dispositif de commande comprenant un boîtier et un levier de commande. Le levier de commande comporte une première extrémité reliée au boîtier par une liaison rotule et comporte une seconde extrémité destinée à effectuer une rotation par rapport à la première extrémité en se déplaçant selon au moins une direction de commande. L'alignement des deux extrémités définit un axe longitudinal du levier de commande. io ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] L'utilisation de dispositifs de commande comportant un levier de commande est largement répandue notamment pour des applications aéronautiques telles que les poignées de commande d'avions ou d'hélicoptères. On observe aussi ce type de dispositif de commande dans l'automobile ou l'informatique. Ces dispositifs de commande sont généralement connus sous le nom de joystick. 3] De nombreux brevets décrivent des joysticks où un levier de commande comporte un ou plusieurs degré de liberté. L'actionnement du levier de commande dans une des directions de commande permet notamment d'envoyer un ordre de commande. 4] L'ordre de commande est envoyé lorsque le levier de commande a été déplacé suffisamment dans une des directions de commande. En outre, l'ordre est généralement envoyé avant que le levier de commande ne soit positionné en bout de course. Dans cette configuration, l'utilisateur souhaite connaître le moment où l'ordre est envoyé, notamment en ayant une perception tactile du phénomène. 5] Des solutions existantes utilisent une ou plusieurs lames métalliques présentant une déformation locale escamotable et pouvant interagir avec une pièce en mouvement. Ce type de solution présente une endurance réduite. Les lames métalliques peuvent notamment casser après un certain nombre d'utilisations. 6] Plus généralement les solutions existantes présentent notamment l'inconvénient de ne pas donner la possibilité à l'utilisateur de doser l'intensité de perception tactile liée à l'envoi de l'ordre de commande. 7] Enfin les moyens actuels présentent un encombrement non négligeable. EXPOSE DE L'INVENTION [0008] L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un dispositif de commande comportant des moyens de perception tactile de l'envoi de l'ordre de commande. 9] Le dispositif de commande selon l'invention comprend une assiette de liaison montée sur le levier de commande et ayant une première face d'appui en contact avec une zone d'appui du boîtier, ladite première face d'appui comportant au moins deux rampes de contact destinées à collaborer successivement avec au moins une protubérance de la zone d'appui du boîtier au cours du déplacement du levier de commande selon au moins une direction de commande. L'assiette de liaison comporte une seconde face d'appui en contact avec le levier de commande par l'intermédiaire de moyens de maintien élastiques exerçant une force de maintien entre la zone d'appui du boîtier et l'assiette de liaison. 0] De préférence, la première face d'appui comporte une première rampe de contact destinée à collaborer avec ladite au moins une protubérance dans une première partie du déplacement du levier de commande, une seconde rampe de contact destinée à collaborer avec ladite au moins une protubérance dans une seconde partie du déplacement du levier de commande. La force de maintien des moyens élastiques varie au moment du passage de la première à la seconde rampe. 1] Avantageusement, au moins une rampe intermédiaire est destinée à collaborer avec ladite au moins une protubérance entre la première partie et la 5 seconde partie du déplacement du levier de commande. 2] Dans un mode de réalisation particulier, la force de maintien des moyens élastiques est constante au cours du déplacement de la première rampe de contact sur ladite au moins une protubérance. 3] De préférence, la force de maintien exercée pendant le déplacement io de la première rampe de contact sur ladite au moins une protubérance est inférieure à la force de maintien exercée pendant le déplacement de la seconde rampe de contact sur ladite au moins une protubérance. 4] Dans un mode de réalisation particulier, la force de maintien varie au cours du déplacement de la première rampe de contact sur ladite au moins une protubérance. 5] Avantageusement, ladite force de maintien croit. 6] Avantageusement, ladite force de maintien croit linéairement. 7] Selon un mode développement de l'invention, la seconde extrémité du levier de commande est destinée à effectuer une rotation par rapport à la première extrémité en se déplaçant selon au moins quatre directions de commande définies suivant les axes du plan, la zone d'appui du boîtier comportant au moins quatre protubérances disposées respectivement sur une desdites quatre directions, chaque protubérance étant destinée à venir collaborer avec au moins deux zones de contact distinctes. 8] Avantageusement, la seconde extrémité du levier de commande est destinée à effectuer une rotation par rapport à la première extrémité en se déplaçant selon un cône de révolution. 9] Avantageusement, que la zone d'appui du boîtier comportant des protubérances contiguës disposées selon une courbe fermée. 0] Avantageusement, les protubérances sont disposées sur un cercle. 1] Dans un mode de réalisation particulier, l'assiette de liaison est montée sur le levier de commande par l'intermédiaire d'une liaison glissante. 2] Dans un mode de réalisation particulier, l'assiette de liaison est montée sur le levier de commande par l'intermédiaire d'une liaison rotule. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 3] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels: [0024] la figure 1 représente, en coupe axiale, un dispositif de commande suivant un mode de réalisation de l'invention; [0025] la figure 2 représente, un dispositif de commande dans une position d'actionnement suivant la figure 1; [0026] la figure 3 représente une vue de détail d'une assiette de liaison selon un premier mode préférentiel de réalisation de l'invention; [0027] la figure 4 représente, en fonction de son déplacement, l'évolution de la force de maintien appliquée sur l'assiette de liaison selon la figure 3; [0028] les figures 5 et 6 représentent différents modes de réalisation de la surface d'appui du boîtier du dispositif de commande; [0029] la figure 7 représente une vue de détail d'une assiette de liaison selon un mode second préférentiel de réalisation de l'invention; [0030] la figure 8 représente, en fonction de son déplacement, l'évolution de la force de maintien appliquée sur l'assiette de liaison selon la figure 7; [0031] la figure 9 représente une variante de réalisation d'une assiette de liaison selon les modes préférentiels de réalisation de l'invention; [0032] la figure 10 représente, en fonction de son déplacement, l'évolution de la force de maintien appliquée sur l'assiette de liaison selon la figure 9; ] la figure 11 représente une variante de réalisation d'une assiette de liaison selon les modes préférentiels de réalisation de l'invention; [0034] la figure 12 représente, en fonction de son déplacement, l'évolution io de la force de maintien appliquée sur l'assiette de liaison selon la figure 11; [0035] les figures 13 et 14 représentent une variante de réalisation du dispositif de commande. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION 6] Comme représenté sur les figures 1 et 2, le dispositif de commande 1 comporte un boîtier 5 dans lequel est fixé un levier de commande 2. 7] Le levier de commande 2 comprend deux extrémités. Une première extrémité 3 reliée au boîtier 5 par l'intermédiaire d'une liaison pivot. La seconde extrémité 4 du levier de commande 2 comporte de préférence une poignée de commande 4A destinée à être manipulée par un utilisateur. L'alignement des deux extrémités 3, 4 définit un axe longitudinal 10 du levier de commande 2. 8] La seconde extrémité 4 ainsi qu'une partie du levier de commande 2 sont situés à l'extérieur du boîtier 5. Une ouverture 9 pratiquée dans le boîtier 5 permet le passage du levier de commande 2 de l'extérieur vers l'intérieur dudit boîtier. 9] La seconde extrémité 4 est destinée à effectuer une rotation par rapport à la première extrémité 3. Dans un plan XY, la seconde extrémité 4 effectue un déplacement selon au moins une direction de commande définie suivant un axe dudit plan XY. Dans le mode de réalisation décrit, la seconde extrémité 4 peut effectuer des déplacements selon au moins quatre directions de commande (+X, -X, +Y, -Y). En effet, le levier de commande 2 peut pivoter autour la liaison rotule pour décrire un cône de révolution d'axe de révolution Z. Le cône de révolution comporte un angle d'ouverture a. L'ouverture 9 est de préférence circulaire. Le diamètre de l'ouverture est alors calibré afin de permettre au levier de décrire le cône de révolution. 0] Le mouvement du levier de commande 2 est analysé par un ou plusieurs capteurs de position ou de mouvement. L'information émise par le ou les capteurs est ensuite analysée par des moyens de traitement. Les capteurs et les moyens de traitements ne sont pas représentés. 1] Le dispositif de commande 1 comporte une assiette de liaison 8 reliée au levier de commande 2 par l'intermédiaire d'une liaison rotule glissante. L'assiette de liaison 8 comporte une première face d'appui 11 en contact avec une zone d'appui du boîtier 5. L'assiette de liaison 8 comporte une seconde face d'appui 12 en contact avec le levier de commande 2 par l'intermédiaire de moyens de maintien élastiques 6. 2] Selon ce mode de réalisation de l'invention, l'assiette de liaison 8 reprend la forme d'un disque comportant un trou 20. Le levier de commande 2 passe à travers ce trou 20. 3] Les moyens de maintien élastiques 6 se composent de préférence d'un ressort hélicoïdal. Au repos, l'axe longitudinal dudit ressort est confondu avec l'axe longitudinal 10 du levier de commande 2. Ce ressort comporte une première face radiale en appui sur la seconde extrémité 4 notamment au niveau de la poignée de commande 4A. Le ressort comporte une seconde face en appui sur la seconde face d'appui 12 de l'assiette de liaison 8. Les moyens élastiques 6 exercent alors une force de maintien F tendant à maintenir en contact la zone d'appui du boîtier 5 et la première face d'appui 11 de l'assiette de liaison 8. 4] Compte tenu de la liaison rotule glissante entre le levier de commande 2 et l'assiette de liaison 8, un déplacement angulaire dudit levier de commande dans une direction de commande entraîne de manière concomitante le déplacement de l'assiette de liaison 8 dans la même direction. Au cours dudit déplacement, la première face d'appui 11 tend à glisser/rouler sur la surface d'appui du boîtier 5. La force de maintien F exercée par les moyens de maintien élastiques 6 s'oppose ainsi au glissement de l'assiette de liaison 8. 5] La première face d'appui 11 comporte au moins deux rampes de contact. Selon le premier mode préférentiel de réalisation, telle que représenté sur la figure 3 la première face d'appui 11 comporte deux rampes de contact distinctes 13 et 15. 6] Dans cet exemple de réalisation, les rampes 13 et 15 sont composées de portions planes ayant respectivement la forme d'un anneau plat. En outre, selon cet exemple de réalisation, les anneaux sont concentriques et sont placés parallèlement à la zone d'appui du boîtier 5 [0047] Les deux plans desdites rampes sont reliés l'un à l'autre par une rampe intermédiaire 14. La rampe intermédiaire 14 forme un angle 8 avec la rampe de contact 15. Selon le premier mode préférentiel de l'invention, à titre d'exemple, l'angle 5 est sensiblement égal à 45 . 8] La zone d'appui du boîtier 5 comporte au moins une protubérance 7 de préférence de forme semi-sphérique. Cette protubérance sert de surface de roulement et/ou de glissement de l'assiette de liaison 8. En pratique, ladite protubérance est destinée à collaborer successivement avec les rampes de contact 13 et 15. En effet, les rampes de contact 13, 15 glissent successivement sur la protubérance 7 lorsque le levier de commande 2 se déplace dans au moins une des directions de commande. 9] Selon le premier mode préférentiel de réalisation de l'invention, le levier de commande 2 est destiné à se déplacer selon un cône de révolution d'angle d'ouverture a. Le dispositif comporte au moins quatre directions de commande (+X, -X, +Y, -Y). Dans cette configuration présentée sur la figure 5, la zone d'appui du boîtier 5 peut comporter au moins quatre protubérances 7. Chaque protubérance 7 est destinée à collaborer successivement avec les rampes de contact 13 et 15 pour un déplacement du levier de commande 2 dans une des directions de commande (+ X, -X, +Y, -Y). En outre, les protubérance 7 sont disposées de préférence uniformément selon un cercle ayant un axe longitudinal aligné selon l'axe z. En pratique, chaque protubérance est constituée par une portion de bille. 0] Le fonctionnement du dispositif de commande est le suivant. Lorsque le levier de commande 2 est au repos, comme représenté sur la figure 1, io la force de maintien F exercée par les moyens élastiques 6 maintient les protubérances 7 en contact avec la première rampe de contact 13. 1] Lorsque le levier de commande 2 est actionné dans une des directions de commande (+X, -X, +Y, -Y), le déplacement dudit levier entraîne concomitamment le déplacement de l'assiette de liaison 8 dans la même direction. Comme représenté sur la figure 2, la rampe de contact 13 se déplace sur la protubérance 7 présente selon la direction de commande. En pratique la bille de la protubérance 7 roule ce qui a pour effet de faciliter le déplacement de la rampe de contact en réduisant les frottements. 2] Selon ce mode de réalisation, comme représenté sur la figure 4, la force de maintien F est sensiblement constante pendant toute la première partie du déplacement D schématisée entre les points a et b. 3] A la fin de la première partie du déplacement représentée au point b, la rampe intermédiaire 14 vient à son tour collaborer avec ladite protubérance 7. Au cours du déplacement entre les points b et c de la rampe intermédiaire 14 sur la protubérance 7, les moyens de maintien élastiques 6 sont compressés et la force de maintien F augmente. La perception tactile ressentie par l'utilisateur se traduit alors par une brusque résistance au déplacement du levier de commande 2. En effet, la force de maintien F des moyens élastiques augmentant, le déplacement de l'assiette de liaison 8 est alors freiné de manière brusque au moment du franchissement de la rampe intermédiaire 14. 4] Dans une seconde partie du déplacement du levier de commande 2 entre les points c et d, la seconde rampe de contact 15 collabore alors avec la protubérance 7. La force de maintien F est alors croissante pour aller jusqu'en position fin de course. La présence optionnelle d'un dispositif de rappel complémentaire non représenté peut compenser plus ou moins l'accroissement de la force de maintien. 5] Le rapport entre la distance cd séparant les plans des rampes de contact 13 et 15 et la taille de la protubérance 7, conditionne l'importance de la perception tactile ressentie au moment de l'actionnement du levier de commande. o [0056] Le choix de la valeur de l'angle 5 conditionne l'importance du gradient de la force de maintien F au moment du passage de la première rampe 13 à la seconde rampe 15. 7] La force de maintien F dépend notamment de la raideur du ressort des moyens élastiques 6. 8] Selon un second mode préférentiel de réalisation de l'invention représenté sur la figure 7, la première rampe de contact 13 comporte une portion plane ayant respectivement la forme d'un anneau plat. La portion plane de la première rampe de contact 13 forme un angle a1 avec la rampe de contact 15. Ainsi, au cours du déplacement du levier de commande 2 dans la première partie représentée entre les points a et b, la force de maintien F des moyens de maintien élastiques 6 tend à croître. La perception tactile ressentie par l'utilisateur se traduit alors dès le début du mouvement du levier de commande 2. L'utilisateur ressent en effet une résistance progressive au déplacement du levier de commande. Comme représenté sur la figure 8, la force de maintien des moyens élastiques augmentant linéairement en fonction de l'inclinaison de la première rampe de contact 13. Le déplacement de l'assiette de liaison 8 est alors freiné de manière progressive jusqu'à la fin de la première partie du déplacement de la poignée de commande 3. 9] Selon une première variante de réalisation des modes de réalisation de l'invention, la première rampe de contact 13 comporte un profil courbe reprenant une portion de cercle, d'ellipse ou de parabole. La force de maintien F des moyens de maintien élastiques 6 varie alors en fonction de la courbe de la première rampe de contact 13. 0] Selon une seconde variante de réalisation représentée sur les figures 9 et 10, la première face d'appui 11 comporte au moins trois rampes de contact distinctes 13a, 13b, 15. Les rampes de contact sont alors respectivement séparées par des rampes intermédiaires 14a, 14b. Chacune des rampes de contact est destinée à venir successivement en contact avec au moins une protubérance 7. Une perception tactile est, par exemple, ressentie par l'utilisateur au moment du passage d'une première rampe 13a à une seconde rampe 13b et d'une seconde rampe 13b à une troisième rampe 15. 1] Selon une autre variante de réalisation représentée sur les figures 11 et 12, la seconde rampe de contact 15 comporte un profil plan formant un angle 132 avec la première rampe de contact 13. 2] Selon une variante de réalisation, le dispositif de commande 1 comprend des moyens de réglage de la force de maintien F des moyens de maintien élastiques 6. En pratique le ressort hélicoïdal est plus ou moins compressé. A titre d'exemple, la poignée de commande 4A peut se déplacer suivant l'axe z, et comprimer plus ou moins le ressort des moyens de maintien 6. 3] Selon une variante de réalisation de l'invention, la disposition générale de l'ensemble des protubérances 7 sur la surface d'appui du boîtier 5 peut former un contour fermé de forme quelconque. La perception tactile de l'envoi de l'ordre de commande ne se fera pas au même moment pour chacune des directions de commande. 4] Selon une variante de réalisation de l'invention, le dispositif de commande comporte plus de quatre directions de commande. Toutes les billes peuvent être alors disposées cote à cote dans une gorge circulaire pratiquée dans la surface d'appui du boîtier 5. Une autre solution présentée sur la figure 6, consiste à déformer la surface d'appui du boîtier 5 afin de créer un bossage 30 circulaire 7A. 5] Selon un autre mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 13 et 14, l'assiette de liaison 8 est intégré au levier de commande 2 notamment au niveau de la poignée de commande 4a. Dans un mode particulier de réalisation, l'assiette de liaison 8 est reliée au levier de commande 2 par 5 l'intermédiaire d'une liaison glissière. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande (1) comprenant É un boîtier (5), É un levier de commande (2) ayant une première extrémité (3) reliée au boîtier (5) par une liaison rotule et ayant une seconde extrémité (4) destinée à effectuer une rotation par rapport à la première extrémité (3) en se déplaçant selon au moins une direction de commande, l'alignement des deux extrémités (3, 4) définissant un axe longitudinal (10) du levier de commande (2), caractérisé en ce qu'il comporte É une assiette de liaison (8) montée sur le levier de commande (2) et ayant É une première face d'appui (11) en contact avec une zone d'appui du boîtier (5), ladite première face d'appui (11) comportant au moins deux rampes de contact (13, 15) destinées à collaborer successivement avec au moins une protubérance (7) de la zone d'appui du boîtier (5) au cours du déplacement du levier de commande (2) selon au moins une direction de commande, É et une seconde face d'appui (12) en contact avec le levier de commande (2) par l'intermédiaire de moyens de maintien élastiques (6) exerçant une force de maintien (F) entre la zone d'appui du boîtier (5) et l'assiette de liaison (8) 2. Dispositif de commande selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première face d'appui (11) comporte une première rampe de contact (13) destinée à collaborer avec ladite au moins une protubérance (7) dans une première partie du déplacement du levier de commande (2), une seconde rampe de contact (15) destinée à collaborer avec ladite au moins une protubérance (7) dans une seconde partie du déplacement du levier de commande (2), la force de maintien (F) des moyens élastiques (6) variant au moment du passage de la première (13) à la seconde rampe (15). 3. Dispositif de commande selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'au moins une rampe intermédiaire (14) est destinée à collaborer avec ladite au moins une protubérance (7) entre la première partie et la seconde partie du déplacement du levier de commande (2). 4. Dispositif de commande selon les revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que la force de maintien (F) des moyens élastiques (6) est constante au cours du déplacement de la première rampe de contact (13) sur ladite au moins une protubérance (7). 5. Dispositif de commande selon la revendication 4 caractérisé en ce que la force de maintien (F) exercée pendant le déplacement de la première rampe de contact (13) sur ladite au moins une protubérance (7) est inférieure à la force de maintien (F) exercée pendant le déplacement de la seconde rampe de contact (15) sur ladite au moins une protubérance (7). 6. Dispositif de commande selon les revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que 15 la force de maintien (F) varie au cours du déplacement de la première rampe de contact (13) sur ladite au moins une protubérance (7). 7. Dispositif de commande selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite force de maintien (F) croit. 8. Dispositif de commande selon la revendication 7 caractérisé en ce que ladite 20 force de maintien (F) croit linéairement. 9. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la seconde extrémité (4) du levier de commande (2) est destinée à effectuer une rotation par rapport à la première extrémité (3) en se déplaçant selon au moins quatre directions de commande définies suivant les axes (+X, -X, +Y, -Y) du plan (XY), la zone d'appui du boîtier (5) comportant au moins quatre protubérances (7) disposées respectivement sur une desdites quatre directions, chaque protubérance (7) étant destinée à venir collaborer avec au moins deux zones de contact (13, 15) distinctes. 10. Dispositif de commande selon la revendication 9 caractérisé en ce que la seconde extrémité (4) du levier de commande (2) est destinée à effectuer une rotation par rapport à la première extrémité (3) en se déplaçant selon un cône de révolution, 11. Dispositif de commande selon les revendications 9 ou 10 caractérisé en ce que la zone d'appui du boîtier (5) comportant des protubérances (7) contiguës disposées selon une courbe fermée. 12. Dispositif de commande selon la revendication 11 caractérisé en ce que les protubérances (7) sont disposées sur un cercle. 13. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'assiette de liaison (8) est montée sur le levier de commande (2) par l'intermédiaire d'une liaison glissante. 14. Dispositif de commande selon la revendication 13 caractérisé en ce que l'assiette de liaison (8) est montée sur le levier de commande (2) par l'intermédiaire d'une liaison rotule.