Brevet FR3124290A1 — publié le 20221223

L’invention concerne un actionneur haptique (1) comprenant : - un stator (100) comprenant au moins un solénoïde (110) apte à produire au moins un champ électromagnétique, le stator présentant une première extrémité et une seconde extrémité ; - une partie mobile (200) comprenant une première surface (210) et une seconde surface (220), la première surface s’étendant en regard de la première extrémité, la seconde surface s’étendant en regard de la seconde extrémité, la position relative de la première surface par rapport à la seconde surface étant fixe lorsque la partie mobile est déplacée ; - un premier moyen de rappel (310) placé entre la première surface et la première extrémité de manière à ramener, lorsque la partie mobile est déplacée par le au moins un champ électromagnétique, la partie mobile vers une positon de référence et un second moyen de rappel (320) placé entre la seconde surface et la seconde extrémité de manière à ramener, lorsque la partie mobile est déplacée par le au moins un champ électromagnétique, la partie mobile vers la positon de référence. Un système d’affichage comprenant un tel actionneur est également proposé. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Actionneur haptique et système d’affichage comprenant un tel actionneur Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale les surfaces tactiles. Elle concerne plus particulièrement un actionneur haptique. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les écrans tactiles à retour de force. Elle concerne également un système d’affichage comprenant un tel actionneur. Etat de la technique Dans de nombreux véhicules, l’ajustement des paramètres de conduite (tels que ceux relatifs aux systèmes de navigation ou au régulateur de vitesse) se fait par l’intermédiaire d’une surface tactile. Les surfaces tactiles conventionnelles présentes dans les véhicules peuvent également détecter, en plus de la position du doigt, la force exercée par ce dernier sur la surface. Cette caractéristique permet notamment d’empêcher le déclenchement intempestif de fonctions. Les surfaces tactiles conventionnelles peuvent aussi comprendre un retour haptique caractérisé par une sensation de vibration de la surface sous le doigt. La mesure de force peut aussi permettre de doser le retour haptique pour qu’il soit perçu le mieux possible par l’utilisateur. En pratique, ces deux fonctions (mesure et retour haptique) sont réalisées par un même actionneur haptique. Classiquement, cet actionneur haptique comprend un stator, une partie mobile et un moyen de rappel. La partie mobile est typiquement solidaire d’une surface tactile. Le stator, qui est fixe par rapport au tableau de bord du véhicule, peut attirer la partie mobile grâce au champ électromagnétique qu’il génère. Une fois le champ électromagnétique coupé, le moyen de rappel repousse alors la surface tactile (et donc partie mobile) vers sa position de référence. Le champ électromagnétique et le moyen de rappel permettent ainsi de réaliser la fonction de retour haptique tandis que la fonction de mesure est réalisée en mesurant, de façon inductive ou capacitive, le déplacement de la partie mobile par rapport au stator. Avant d’être installé, c’est-à-dire fixé à la surface tactile, l’actionneur haptique doit être calibré pour déterminer la relation entre le déplacement de la partie mobile et la force exercée par l’utilisateur (fonction de mesure de l’actionneur) ainsi que la relation entre l’intensité du courant injecté dans le stator et la force exercée sur la partie mobile par le champ électromagnétique (fonction de retour haptique de l’actionneur). Cette calibration est réalisée pour une distance donnée, appelée distance de calibration, entre le stator et la partie mobile. Cependant, une fois installé, il est fréquent que la distance de référence entre la partie le stator et la partie mobile soit différente de la distance de calibration. Cette différence peut être liée à un défaut de planéité de la surface tactile. Par exemple, si deux actionneurs sont situés à deux extrémités d’une surface tactile qui aurait due être plane, il se peut que la distance de référence soit inférieure à la distance de calibration pour l’un et que la distance de référence soit supérieure à la distance de calibration pour l’autre. Cette différence entre la distance de référence et la distance de calibration fausse le fonctionnement de l’actionneur haptique. Par exemple, lorsque la distance de référence est inférieure à la distance de calibration, la force exercée par le stator sur la partie mobile pour une intensité injectée prédéterminée est plus grande que lors de la calibration. A l’inverse, lorsque la distance de référence est supérieure à la distance de calibration, la force exercée par le stator sur la partie mobile pour une intensité injectée prédéterminée est plus faible que lors de la calibration. Dans les deux cas, le retour haptique est inapproprié (vibration trop forte ou trop faible de la surface tactile) et/ou non-homogène sur l’ensemble de la surface tactile. De même, la mesure de la force exercée par l’utilisateur (via le déplacement de la partie mobile) se retrouve faussée par cette différence entre la distance de référence et la distance de calibration. Cela a par exemple pour conséquence de modifier le seuil de déclanchement du retour haptique et de rentre le système trop sensible ou, à l’inverse, trop peu sensible. Une solution peut alors consister à ajuster la position du stator, une fois installé, par rapport à son support (typiquement le tableau de bord du véhicule) pour que la distance de référence soit égale à la distance de calibration. Cette solution est peu satisfaisante car elle nécessite un réglage minutieux pour chaque actionneur haptique dans un espace qui est par ailleurs réduit. Présentation de l'invention Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un actionneur haptique comprenant : - un stator comprenant au moins un solénoïde apte à produire au moins un champ électromagnétique, le stator présentant une première extrémité et une seconde extrémité opposée à la premier extrémité ; - une partie mobile comprenant une première surface et une seconde surface, la première surface s’étendant en regard de la première extrémité, la seconde surface s’étendant en regard de la seconde extrémité, la partie mobile étant conçue pour être déplacée par le au moins un champ électromagnétique par rapport au stator, la position relative de la première surface par rapport à la seconde surface étant fixe lorsque la partie mobile est déplacée ; - un premier moyen de rappel placé entre la première surface et la première extrémité de manière à ramener, lorsque la partie mobile est déplacée par le au moins un champ électromagnétique, la partie mobile vers une positon de référence et un second moyen de rappel placé entre la seconde surface et la seconde extrémité de manière à ramener, lorsque la partie mobile est déplacée par le au moins un champ électromagnétique, la partie mobile vers la positon de référence. Ainsi, grâce à l’invention, la calibration de l’actionneur effectuée avant son installation est encore valable après son installation. En pratique, il n’est donc plus nécessaire d’ajuster la distance de référence une fois l’actionneur haptique installé. L’utilisation d’une partie mobile comprenant deux surfaces sensibles au champ électromagnétique et situées de part et d’autre du solénoïde permet de compenser un changement position de la partie mobile à l’installation. En effet, le retour haptique ainsi que la mesure de force sont tous deux calibrés en fonction de la somme de la distance entre la première surface et la première extrémité et de la distance entre la seconde surface et la seconde extrémité. Ainsi, lorsque la partie mobile n’est plus à la même position par rapport au stator après installation, cette somme des deux distances reste tout de même inchangée. Les relations déterminées lors de la calibration sont donc encore valables. Pour la fonction de mesure, la force induite par l’utilisateur sur la surface est déterminée en fonction de la somme de la variation de capacité (ou d’inductance) induite par chacune des deux surfaces de la partie mobile. Ainsi, lorsque pour une force déterminée la variation de capacité ou d’inductance est plus grande pour la première surface une fois l’actionneur installé que lors de la calibration que lors de la calibration, la variation de capacité ou d’inductance est symétriquement plus faible pour la seconde surface. Pour une force déterminée, la somme de la variation de capacité ou d’inductance est ainsi identique à celle de la calibration. Pour la fonction de retour haptique, lorsque la distance entre la première surface et la première extrémité est plus faible une fois l’actionneur installé que lors de la calibration, l’attraction exercée par le champ électromagnétique pour une intensité prédéterminée est plus grande. En contrepartie, puisque la distance entre la seconde surface et la seconde extrémité est alors plus grande, l’attraction exercée par le champ électromagnétique est donc symétriquement plus faible. Pour une intensité déterminée, la force moyenne induite par le champ électromagnétique sur la partie mobile est ainsi identique à celle de la calibration. D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’actionneur haptique conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - la partie mobile comprend une partie de liaison traversant le stator, de la première extrémité à la seconde extrémité, et solidarisant la première surface et la seconde surface ; - le au moins un solénoïde s’étend le long d’un axe longitudinal, dans lequel la partie de liaison s’étend le long de l’axe longitudinal de sorte que la partie mobile soit déplacée dans la direction de l’axe longitudinal ; - la première surface et la seconde surface comprennent des aimants permanents ; - le stator comprend un premier solénoïde apte à produire un premier champ électromagnétique destiné à attirer la première surface vers le stator et un second solénoïde apte à produire un second champ électromagnétique destiné à attirer la seconde surface vers le stator ; - le stator comprend un circuit magnétique, réalisé dans un matériau à faible hystérésis, entourant le au moins un solénoïde ; - la distance entre la première surface et la première extrémité et la distance entre la seconde surface et la seconde extrémité sont comprises entre 0,1 mm et 1,0 mm et de préférence entre 0,1 mm et 0,6 mm ; - le premier moyen de rappel et/ou le second moyen de rappel comprennent une matrice chargée en particules magnétiques ; - l’actionneur haptique comprend un premier circuit électrique conçu pour réaliser une mesure capacitive ou inductive de la distance entre la première surface et la première extrémité et un second circuit électrique conçu pour réaliser une mesure capacitive ou inductive de la distance entre la seconde surface et la seconde extrémité. L’invention propose également un système d’affichage comprenant : une surface tactile ; une embase ; et un actionneur haptique tel que décrit ci-dessus, le stator étant fixé à l’embase et la partie mobile étant fixée à la surface tactile. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Actionneur haptique (1) comprenant : - un stator (100) comprenant au moins un solénoïde (110 ; 111, 112) apte à produire au moins un champ électromagnétique, le stator (100) présentant une première extrémité (140) et une seconde extrémité (150) opposée à la premier extrémité ; - une partie mobile (200) comprenant une première surface (210) et une seconde surface (220), la première surface (210) s’étendant en regard de la première extrémité (140), la seconde surface (220) s’étendant en regard de la seconde extrémité (150), la partie mobile (200) étant conçue pour être déplacée par le au moins un champ électromagnétique par rapport au stator (100), la position relative de la première surface (210) par rapport à la seconde surface (220) étant fixe lorsque la partie mobile (200) est déplacée ; - un premier moyen de rappel (310) placé entre la première surface (210) et la première extrémité (140) de manière à ramener, lorsque la partie mobile (200) est déplacée par le au moins un champ électromagnétique, la partie mobile (200) vers une positon de référence et un second moyen de rappel (320) placé entre la seconde surface (220) et la seconde extrémité (150) de manière à ramener, lorsque la partie mobile (200) est déplacée par le au moins un champ électromagnétique, la partie mobile (200) vers la positon de référence. Actionneur haptique (1) selon la revendication 1, dans lequel la partie mobile (200) comprend une partie de liaison traversant le stator (100), de la première extrémité (140) à la seconde extrémité (150), et solidarisant la première surface (210) et la seconde surface (220). Actionneur haptique (1) selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel le au moins un solénoïde (110 ; 111, 112) s’étend le long d’un axe longitudinal (A1), dans lequel la partie de liaison (230) s’étend le long de l’axe longitudinal (A1) de sorte que la partie mobile (200) soit déplacée dans la direction de l’axe longitudinal (A1). Actionneur haptique (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la première surface (210) et la seconde surface (220) comprennent des aimants permanents. Actionneur haptique (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le stator (100) comprend un premier solénoïde (111) apte à produire un premier champ électromagnétique destiné à attirer la première surface (210) vers le stator (100) et un second solénoïde (112) apte à produire un second champ électromagnétique destiné à attirer la seconde surface (220) vers le stator (100). Actionneur haptique (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le stator (100) comprend un circuit magnétique (120), réalisé dans un matériau à faible hystérésis, entourant le au moins un solénoïde (110 ; 111, 112). Actionneur haptique (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la distance entre la première surface (210) et la première extrémité (140) et la distance entre la seconde surface (220) et la seconde extrémité (150) sont comprises entre 0,1 mm et 1,0 mm. Actionneur haptique (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le premier moyen de rappel (310) ou le second moyen de rappel (320) comprennent une matrice chargée en particules magnétiques. Actionneur haptique (1) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant un premier circuit électrique conçu pour réaliser une mesure capacitive ou inductive de la distance entre la première surface (210) et la première extrémité (140) et un second circuit électrique conçu pour réaliser une mesure capacitive ou inductive de la distance entre la seconde surface (220) et la seconde extrémité (150). Système d’affichage comprenant : - une surface tactile (2) ; - une embase (3) ; et - un actionneur haptique (1) selon l’une des revendications 1 à 9, le stator (100) étant fixé à l’embase (3) et la partie mobile (200) étant fixée à la surface tactile (2).