DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR La présente invention se rapporte à un dispositif semi-actif en translation et en rotation, apte à générer une résistance à des mouvements linéaires et de rotation par modification de la viscosité apparente d'une fluide magnéto-rhéologique commandée par la modulation d'un champ magnétique.

Un dispositif est dit semi-actif lorsqu' il n'est apte qu'à absorber de l'énergie.

Les dispositifs semi-actifs peuvent être mis en œuvre dans des systèmes de simulation tactile ou des systèmes haptiques pour opposer à l'avance d'un organe de commande manuel, une réaction reflétant le déroulement de la commande, ou être utilisé en tant qu'amortisseur dans un véhicule automobile.

De tels dispositifs comportent un élément mobile en contact avec le fluide magnéto-rhéologique, et dont le déplacement est freiné lorsque la viscosité apparente du fluide augmente.

Il existe des dispositifs de freins linéaires dans lequel l'élément est mobile uniquement en translation. Dans ce cas, l'élément présente une section rectangulaire, le guidage et l'étanchéité dynamiques d'un tel élément sont difficiles à réaliser. Par ailleurs, ces dispositifs ne permettent pas de mouvement de rotation. Le document FR 2902538 décrit un instrument de musique comportant un dispositif de simulation mettant en œuvre une lame mobile dans un liquide magnéto-rhéologique . Ce dispositif ne permet pas de générer une résistance à des mouvements de rotation. En outre sa réalisation est complexe en termes de guidage et d ' étanchéité . De plus, la lame présente une faible rigidité et est donc difficilement intégrable dans des systèmes complets.

II existe également des amortisseurs linéaires dont le coefficient d'amortissement peut être contrôlé en fonction des sollicitations, par un système de commande. Ceux-ci ne travaillent qu'en translation et l'amplitude de mouvement est limitée.

II existe également des freins semi-actifs rotatifs, qui présentent l'inconvénient d'être de constructions relativement complexe et d'être encombrants .

EXPOSÉ DE L' INVENTION C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un dispositif semi-actif apte à générer un effort résistant à la fois en translation et en rotation de réalisation simple et compacte.

Le but précédemment énoncé est atteint par un dispositif semi-actif comportant un élément mobile à section circulaire d' axe longitudinal apte à se déplacer autour de son axe et le long de son axe et reçu dans un logement de forme correspondante, un fluide magnéto-rhéologique remplissant l'espace entre le logement et l'élément mobile, le logement étant délimité directement par des moyens pour générer un champ magnétique à travers le fluide. Les moyens de génération du champ magnétique sont tels qu' ils génèrent un champ magnétique à travers le fluide magnéto-rhéologique, provoquant l'apparition de forces de cisaillement à la surface de l'élément mobile.

De manière particulièrement avantageuse, les lignes de champ sont orientées radialement de telle sorte qu'elles soient orthogonales à la surface de l'élément mobile, l'effort de freinage est alors augmenté .

Les moyens de génération du champ magnétique peuvent être formés par des paires d' électroaimants diamétralement opposé (e) s deux à deux par rapport à l'élément mobile.

Le dispositif peut également être associé à un actionneur apte à déplacer l'élément mobile.

La présente invention se rapporte à un dispositif semi-actif apte à générer un effort résistant aux déplacements d'un élément mobile, comportant :

- ledit élément mobile d'axe longitudinal muni d' au moins une partie présentant une section circulaire ,

- un corps délimitant un logement d'axe longitudinal recevant ladite partie de l'élément mobile présentant une section circulaire de sorte que l'élément mobile soit apte à se déplacer en translation le long de son axe et en rotation autour dudit axe (X) dans le logement, - des moyens pour générer un champ magnétique dans ledit espace annulaire, lesdits moyens pour générer le champ magnétique comportant au moins un électroaimant, ledit au moins un électroaimant comprenant une bobine et un noyau magnétique, ledit logement étant formé directement dans ledit noyau magnétique ,

- des moyens de commande desdits moyens pour générer le champ magnétique,

- deux flasques d'extrémité délimitant longitudinalement le logement pour fermer de manière étanche l'espace annulaire, chaque flasque étant muni d'un passage dans lequel coulisse et pivote de manière étanche l'élément mobile, les extrémités longitudinales de l'élément mobile étant situées à l'extérieur dudit logement,

- des moyens d'étanchéité disposés dans les passages et assurant une étanchéité par frottement avec l'élément mobile, ledit logement délimitant avec l'élément mobile un espace annulaire étanche,

- un fluide magnéto-rhéologique remplissant ledit espace annulaire et formant une couche annulaire autour de l'élément mobile,

- des bagues de guidage de l'élément mobile dans le logement, lesdites bagues de guidage étant fixées dans le logement et étant en contact avec la partie à section circulaire de l'élément mobile, lesdites bagues définissant l'épaisseur de l'espace annulaire . De manière préférée, les bobines sont orientées de sorte que les champs générées soient orientés radialement par rapport à l'élément mobile.

De manière avantageuse, l'espace annulaire présente une épaisseur sensiblement constante. L'espace annulaire présente par exemple une épaisseur comprise entre 200 ym et 2 mm.

Le dispositif semi-actif comporte par exemple au moins une paire d' électroaimants opposés diamétralement deux à deux par rapport à l'élément mobile, lesdits moyens de commande contrôlant l'alimentation en courant de sorte que les pôles des électroaimants diamétralement opposés, qui sont orientés du côté de l'élément mobile, soient de polarité opposée.

Dans un exemple de réalisation, le dispositif semi-actif comporte au moins deux paires d' électroaimants opposés diamétralement deux à deux par rapport à l'élément mobile. Avantageusement, lesdits moyens de commande contrôlent l'alimentation en courant de sorte que le pôle de chaque électroaimant orienté du côté de l'élément mobile soit entouré par deux pôles des électroaimants adjacents de polarité opposée.

Par exemple, les noyaux en matériau magnétique comportent une face incurvée formant chacune une portion angulaire du logement sur toute sa hauteur.

Avantageusement, le corps du dispositif semi-actif est formé directement par le ou les noyaux magnétiques .

Le dispositif semi-actif peut comporter plusieurs noyaux magnétiques sous la forme de secteurs angulaires solidaires les unes des autres. Les flasques d'extrémité assurent alors avantageusement la solidarisation des noyaux magnétiques et l'étanchéité du corps du dispositif est obtenue au moyen d'un mastic disposé sur une surface extérieure des noyaux.

De manière alternative, les noyaux de tous les électroaimants sont d'un seul tenant.

Dans un autre exemple de réalisation, le dispositif semi-actif peut comporter au moins un aimant permanent disposé dans l'un des circuits magnétiques de chacun des électroaimants.

L'élément mobile peut par exemple être un tube .

La présente invention a également pour objet un dispositif actif comprenant un dispositif semi-actif selon la présente invention et un actionneur traversé par l'élément mobile. L' actionneur peut comporter un étage muni d'au moins deux électroaimants diamétralement opposés par rapport à l'élément mobile et un autre étage muni d'au moins deux électroaimants diamétralement opposés par rapport à l'élément mobile, et la portion de l'élément mobile traversant 1' actionneur comportant deux zones de polarités opposées se succédant axialement.

La présente invention a également pour objet un système de commande destiné à un véhicule automobile, comportant au moins une pédale de commande d'un système dudit véhicule automobile et au moins un dispositif semi-actif selon la présente invention, l'élément mobile étant relié à ladite pédale pour appliquer un effort à l' encontre du déplacement de ladite pédale.

La présente invention a également pour objet un système de commande comportant un organe de commande destiné à être manipulé par un opérateur et par lequel il transmet ces commandes, et un premier et un deuxième dispositif semi-actif selon la présente invention, ledit organe de commande étant fixé à une extrémité de l'élément mobile du premier dispositif semi-actif, ledit élément étant mobile le long et autour d'un premier axe, ledit élément mobile étant solidaire sur l'élément mobile du deuxième dispositif semi-actif, ledit élément étant mobile le long et autour d'un deuxième axe les premier et deuxième axes étant perpendiculaires, l'organe de commande étant alors apte à se déplacer le long et autour des premier et du deuxième axes perpendiculaires entre eux.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'un dispositif semi-actif selon la présente invention,

- la figure 2 est une vue de détail de la figure 1,

- la figure 3A est une vue d'une pièce isolée du dispositif de la figure 1, - la figure 3B est une vue en perspective d'un élément des moyens de génération de champ magnétique mis en œuvre dans un dispositif semi-actif,

- la figure 3C est une variante de réalisation de l'élément de la figure 3B,

- la figure 4 est une vue en coupe transversale le long du plan A-A du dispositif de la figure 1 au niveau des moyens de génération de champ magnétique ,

- la figure 5 est une représentation schématique des lignes de champ du champ magnétique généré par les moyens de génération de champ magnétique de la figure 4,

- la figure 6 est une vue en coupe transversale d'un autre exemple de moyens de génération de champ magnétique,

- la figure 7 est une vue en coupe transversale d'une variante de réalisation du dispositif,

- la figure 8A est une vue en coupe transversale d'un autre exemple de moyens de génération de champ magnétique,

- la figure 8B est une vue en coupe transversale d'une variante du dispositif de la figure 8A,

- la figure 9 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'un dispositif apte à appliquer un effort résistant à l'élément mobile pour freiner son déplacement et un effort moteur pour provoquer son déplacement, - les figures 10A à 10E sont des exemples d'application du dispositif semi-actif selon 1 ' invention,

- la figure 11 est une vue de dessus d'un autre exemple de réalisation d'un dispositif semi- actif .

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

Sur la figure 1, on peut voir un exemple de réalisation d'un dispositif semi-actif D selon la présente invention

Le dispositif est destiné par exemple à former une interface haptique, ou un système de simulation tactile, par exemple dans un système de freinage .

Le dispositif semi-actif D comporte un élément mobile 2, un corps dans lequel est formé un logement 4 recevant l'élément mobile 2, et des moyens de génération d'un champ magnétique 6 au sein du logement 4.

L'élément mobile 2 est destiné à être relié mécaniquement à un élément extérieur par une de ses extrémités longitudinales 2.1, 2.2, par exemple à une poignée dans un système de commande type joystick ou une pédale de frein destinée à être manipulée par un opérateur ou à la fusée d'une roue d'un véhicule automobile dans le cas d'un amortisseur.

L'élément mobile 2 présente une forme allongée d'axe longitudinal X et une section circulaire de diamètre extérieur D ₂ . Le logement 4 présente une section transversale circulaire correspondant à celle de l'élément mobile 4 et de diamètre intérieur D ₄ , D ₄ étant supérieur à D ₂ .

Sur la figure 2, on peut voir un détail du dispositif de la figure 1. Un jeu j est prévu entre la surface extérieure de l'élément mobile 2 et la surface du logement 4, définissant un espace annulaire 8. Ce jeu est avantageusement de l'ordre de 1mm. Le jeu 1 est avantageusement compris entre 200 ym et 2 mm.

De préférence, le jeu j est identique ou sensiblement identique sur toute la hauteur du logement, permettant d'obtenir une répartition homogène des efforts résistants s' appliquant à l'élément mobile 2. L'élément mobile 2 est apte à coulisser le long de l'axe X et à pivoter autour de l'axe X.

L'élément mobile 2 est préférentiellement fabriqué en matériau magnétique.

Dans l'exemple représenté, le logement 4 entoure l'élément mobile 2 sur une portion longitudinale seulement, les extrémités longitudinales 2.1, 2.2 de l'élément étant situées à l'extérieur du logement 4.

Il n'est pas nécessaire que l'élément mobile présente une section circulaire sur toute sa longueur, il peut ne présenter une telle section que sur une partie seulement, celle destinée à pénétrer dans le logement.

Le logement est délimité directement par les moyens aptes à générer un champ magnétique 6 et par deux flasques 12.1, 12.2 de forme annulaire fixées à chacune des extrémités longitudinales des moyens de génération de champ magnétique. Les deux flasques 12.1, 12.2 sont avantageusement en matériau amagnétique, évitant un court-circuit du flux magnétique. Les deux flasques forment des capots d'extrémités.

Les deux flasques d'extrémité 12.1, 12.2 étant similaires, seul le flasque 12.1 sera décrit en détail .

Le flasque 12.1, particulièrement visible sur la figure 3A, comporte un passage central 14 dans lequel l'élément mobile 2 est monté apte à coulisser et pivoter de manière étanche.

Le dispositif comporte des moyens de guidage de l'élément mobile à la fois en translation et en rotation de sorte à maintenir le jeu j entre l'élément mobile 2 et le logement 4 sensiblement constant. Dans l'exemple représenté, ces moyens de guidage sont formés par deux bagues de guidage 16 disposées pour l'une dans le flasque 12.1 et pour l'autre dans le flasque 12.2, simplifiant leur mise en place. Sur la figure 3, on peut voir une vue agrandie du flasque 12.1 et le jeu j ménagé entre le logement 4 et l'élément mobile.

On pourrait cependant prévoir de disposer une ou plusieurs bagues de guidage au sein du logement en contact avec les électroaimants. Un dispositif avec plus de deux bagues ne sort pas du cadre de la présente invention .

La bague 16 est montée dans une gorge réalisée dans la surface du passage central 11. La bague 16 peut avantageusement être réalisée dans un matériau présentant de bonnes propriétés d' anti ^¬ adhérence, comme le Téflon®. Il est à noter cependant que les fluides magnéto-rhéologiques contiennent de l'huile dont une petite quantité franchit la barrière des joints d'étanchéité décrits ci-dessous et lubrifie les bagues de guidage.

Un joint d'étanchéité 18 est monté dans une gorge de la surface du passage central 14 apte à assurer une étanchéité dynamique avec la surface de l'élément mobile 2. Par exemple, il s'agit d'un joint torique, par exemple en nitrile ou un joint à lèvre.

Une étanchéité à la fois en rotation et en en translation par frottement au niveau de chaque extrémité longitudinale du logement est réalisée, ce qui simplifie la fabrication du dispositif semi-actif.

Dans l'exemple représenté, le flasque d'extrémité 12.1 est composé d'une première partie 20 formée par une plaque annulaire 20 bordée au niveau de son diamètre intérieur par un tronçon tubulaire 21 et d'une deuxième partie 22 comportant le passage central 14 et monté dans la première partie 20. La deuxième partie 22 comporte au moins une portion 24 de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du tronçon tubulaire 21, cette portion 24 étant disposée dans le tronçon tubulaire 21 de la première partie 20. La deuxième partie 22 comporte également sur sa surface extérieure une saillie radiale 26 destinée à venir en appui par une face sur la première partie 20. Un joint 28 est prévu entre la saillie annulaire 26 et la première partie du flasque 20.1, apte à assurer une étanchéité statique, il s'agit par exemple d'un joint plat. Un joint 27 est également disposé entre la première partie 20 et le corps formé par les moyens de génération de champ magnétique.

Dans l'exemple représenté, la deuxième partie 22 est composée de deux éléments, permettant de mieux contrôler l'effort sur le joint torique 18 et ainsi l'étanchéité avec l'élément mobile 2.

On pourrait prévoir de réaliser chaque flasque 12.1, 12.2 d'un seul tenant, permettant de simplifier le montage et de supprimer les joints 28.

Le logement 4 définit donc avec l'élément 2 un espace étanche 8 au fluide.

L'espace annulaire 8 est rempli d'un fluide magnéto-rhéologique, comme par exemple du MRF-140CG de la société Lord Corporation.

Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les moyens de génération d'un champ magnétique sont composés de quatre électroaimants (figure 4) formés chacun d'une bobine 30 et d'un élément en matériau magnétique 32 disposé dans la bobine 30. Les éléments en matériau magnétique 32 seront désignés par la suite

« noyaux ».

Les électroaimants sont disposés de manière diamétralement opposée deux à deux par rapport à l'élément mobile 2. Avantageusement, l'axe de chacune des bobines 30 est orienté radialement par rapport à l'élément mobile 2, de sorte que les lignes de champ du champ magnétique généré soient sensiblement orthogonales à la surface latérale de l'élément mobile 2. Cette orientation orthogonale du champ augmente les forces de cisaillement s' opposant aux déplacements de l'élément mobile. Dans l'exemple représenté, les noyaux 32 délimitent directement le logement de l'élément mobile 2, le fluide magnéto-rhéologique étant en contact avec les noyaux. Cette configuration permet de réduire la réluctance du circuit magnétique. Le courant d'alimentation peut alors être réduit, ainsi que le diamètre des fils des bobines, ce qui réduit 1 ' encombrement .

En outre, et de manière avantageuse, les noyaux forment le corps du dispositif, ce qui permet de réduire les pièces nécessaires, l'encombrement du dispositif et son coût. Il n'est alors pas nécessaire de prévoir un boîtier supplémentaire recevant les noyaux. Les noyaux sont rendus solidaires par exemple par les flasques 12.1, 12.2 et/ou pas vissage. L'assemblage est alors rendu étanche, par exemple au niveau de la surface extérieure du corps au moyen d'un mastic. On évite ainsi d'insérer des joints entre les noyaux et de perturber le guidage des lignes de champ.

Dans l'exemple représenté, le corps à la forme d'un parallélépipède rectangle d'axe longitudinal X, à section carrée.

Le corps délimite le logement 2 d'axe X. Dans l'exemple représenté, le corps est formé de quatre secteurs angulaires 31 identiques formant chacun un noyau. Les secteurs 31 sont obtenus en découpant le corps au niveau des diagonales de la section carrée.

Chaque secteur angulaire 31 s'étend sur toute la hauteur du corps. Sur la figure 3B, on peut voir un secteur angulaire 31 en perspective. Celui-ci comporte une première partie de plus grande section 31.1 formant la paroi extérieure du corps et une partie de plus petite section 31.2 délimitant le logement 4.

La partie de plus petite section 31.2 comporte une face 33 formée d'une portion angulaire d'un tube de rayon de courbure D ₄ /2, Les quatre faces forment alors une surface cylindrique fermée délimitant le logement 4.

Chaque bobine 30 est disposée autour de la deuxième partie de plus petite section 31.2 d'un noyau, apte à générer un champ magnétique dont les lignes de champ 35 sont guidées par les noyaux 32.

Dans l'exemple représenté, les bobines s'étendent sur toute la hauteur du logement. Sur la figure 3C, on peut voir une variante de réalisation d'un secteur angulaire 31 comportant plusieurs bobines 30 disposées les unes à côté des autres le long de l'élément mobile. Ces bobines créent un flux magnétique homogène et élevé dans le fluide magnéto-rhéologique contenu entre l'élément mobile et la surface du logement .

Les bobines peuvent être montées électriquement en série et magnétiquement en parallèle, ce qui a pour avantage de permettre de travailler à des courants plus faibles.

Comme cela est visible sur la figure 5, le chemin des lignes de champ 35 est le suivant. Celles-ci circulent à travers les noyaux 30, le fluide magnéto- rhéologique, l'élément mobile 2, à nouveau le fluide magnéto-rhéologique et les deux noyaux directement adjacents et se referment sur leur noyau. Une partie des lignes de champ 35 d'une même bobine est guidée par le noyau situé au dessus sur la figure 4 et une partie est guidée par le noyau situé en dessous.

Grâce à la forme particulière des noyaux, les circuits magnétiques sont fermés et permettent d'obtenir un très bon guidage du flux magnétique, et d'éviter des fuites.

Avantageusement, les noyaux entourant l'élément mobile sont alternativement Nord et Sud.

Les polarités représentées sur les figures le sont uniquement à titre d'exemple, puisque dans le cas de bobines, l'orientation de la polarité dépend du sens de circulation du courant, et peut donc être aisément inversée en inversant le sens de circulation du courant. Le sens de circulation du courant est donc avantageusement choisi de sorte que les polarités soient alternées autour de l'élément mobile.

II est à noter que seul le pôle de chaque noyau situé du côté de l'élément mobile est représenté, mais il est bien entendu que chaque noyau comporte deux pôles de polarité opposée lorsqu'un courant circule dans la bobine qui l'entoure.

La circulation des lignes de champ du pôle nord au pôle sud est symbolisée par les flèches.

Le champ magnétique modifie la viscosité apparente du fluide. L'augmentation de la viscosité apparente engendre des forces de cisaillement entre l'élément mobile 2 et la surface du logement délimitée par les noyaux, provoquant un effort résistant aux déplacements de l'élément mobile, en translation et en rotation .

Comme on peut le voir sur la figure 5, les lignes de champ sont avantageusement orientées orthogonalement à la surface de l'élément mobile 2, augmentant les efforts de cisaillement appliquées à la surface de l'élément mobile 2.

Il est bien entendu que les noyaux peuvent être formés d'un seul tenant par exemple par fonderie, ou être composés d'un empilement de tôles métalliques. Dans ce cas, l'assemblage est encore simplifié.

Sur la figure 6, on peut voir un autre exemple de réalisation des moyens de génération de champ magnétique. Dans cet exemple, ils comportent six bobines 30 et six noyaux 32 diamétralement opposés deux à deux. Dans l'exemple représenté, les noyaux sont réalisés d'un seul tenant. Un dispositif comportant plus de six électroaimants ne sort pas du cadre de la présente invention.

Cette configuration présente l'avantage de réduire l'encombrement et de pouvoir utiliser un courant triphasé.

On pourrait prévoir d'utiliser un nombre impair d' électroaimants . On pourrait également envisager d'avoir deux pôles nord ou deux pôles sud adjacents autour de l'élément mobile.

Le dispositif comporte également des moyens de commande des moyens de génération de champ magnétique, en commandant le courant délivré aux bobines. Suivant les applications, l'intensité du champ magnétique peut être modulée en fonction d'une grandeur cinématique et/ou dynamique représentative du mouvement de cet élément ou de l'organe extérieur relié à l'élément mobile 2, tel que la vitesse de déplacement ou l'effort de déplacement.

Grâce à l'invention, on combine un frein linéaire et un frein rotatif dans un seul et unique dispositif compact et contrôlable rapidement et linéairement. Par ailleurs, ce dispositif peut présenter un rapport force active/force passive très important.

On entend par force passive, la force extérieure ou le couple extérieur nécessaire pour déplacer l'élément mobile en l'absence d'un champ magnétique, c'est-à-dire sans activation des bobines par un courant électrique. Cette force est due par exemple aux frottements entre l'élément mobile et les bagues de guidage et les joints toriques ainsi que le frottement visqueux dans le fluide magnéto-rhéologique . La force active est, quant à elle, générée par le champ magnétique.

On cherche à obtenir la force passive la plus faible possible pour que le dispositif soit le plus transparent possible en l'absence de champ magnétique et la force active la plus grande possible pour pouvoir s'opposer à une large gamme d'efforts extérieurs appliqués sur l'élément mobile.

Le rapport entre force passive et force active maximale du dispositif est déterminé en partie par la distance entre les pôles (N et S) et l'élément mobile. En réduisant cette distance à quelques micromètres, il est en possible d'atteindre un rapport force active maximale/force passive supérieur à 500.

A titre d'exemple uniquement, nous allons donner les caractéristiques d'un dispositif semi-actif tel que représenté sur la figure 1.

Il présente une hauteur de 131 mm et une largeur et une profondeur de 73 mm.

Le diamètre de l'élément mobile est 28 mm et celui du logement 30 mm, la distance entre les pôles des électroaimants et la surface de l'élément mobile est donc de 1 mm.

Le nombre de spires des bobines est 110.

Sa masse est de 5kg.

La puissance électrique est de 40 W.

II offre une force passive de 25 N, et une force active maximale de 540 N, et son temps de réponse est de 60 ms .

Sur la figure 11, on peut voir un exemple de réalisation d'un dispositif semi-actif vue de dessus, lequel comportant un seul électroaimant.

Dans cet exemple de réalisation, le noyau 32 a la forme d'un anneau à section rectangulaire formé par quatre branches 32.1, à 32.4. La bobine 30 est enroulée autour d'une première branche 32.1. Le logement 4 est réalisé directement dans une deuxième branche 32.3 parallèle à la première branche 32.1. Le noyau 32 forme à lui seul un circuit magnétique fermé.

Cet exemple de réalisation est particulièrement intéressant pour les systèmes miniaturisés. Sur la figure 7, on peut voir une variante d'un dispositif de la figure 1, dans laquelle l'élément mobile 2 est creux, ce qui permet d'une part de réduire la masse du dispositif sans modifier la surface de l'élément mobile 2 soumise aux cisaillement, et d'autre part de libérer un espace pour loger d'autres dispositifs comme par exemple des capteurs de force, ou des câbles pour des éléments fonctionnels disposés à l'extrémité de l'élément mobile 2, tel que la signalisation optique ou un retour tactile actif par vibromoteur .

Sur la figure 8A, on peut voir un autre exemple de réalisation d'un dispositif semi-actif, dans lequel les moyens de génération de champ magnétique comportent par ailleurs des aimants permanents 34, pour lesquels les pôles nord et sud sont désignés par N et S respectivement .

Dans l'exemple représenté, un aimant permanent 34 est associé à chaque ensemble bobine 30 et noyau 32 disposé dans une bobine. L'aimantation des aimants permanents 34 est telle que les lignes de champ du champ magnétique qu' ils génèrent ont sensiblement la même direction que celles des bobines dans laquelle ils sont disposés.

Les aimants permanents 34 génèrent un champ magnétique permanent. Par conséquent, la viscosité apparente du fluide magnéto-rhéologique est augmentée, en l'absence de courant dans les bobines, provoquant alors un effort de freinage sur l'élément mobile 2. Le dispositif est alors normalement bloqué ou pour le moins normalement freiné. Ce champ magnétique permanent peut être diminué, voire annulé ou, au contraire renforcé par le champ magnétique généré par les bobines.

En effet, les lignes de champ des aimants permanents et des bobines ont les mêmes directions. En fonction du sens de circulation du courant dans les bobines, les champs magnétiques peuvent soit s'additionner, provoquant une augmentation du champ magnétique résultant, soit se soustraire, provoquant une diminution, voire une annulation du champ magnétique résultant.

Les aimants permanents 34 peuvent être disposés à n' importe quel emplacement dans les circuits magnétiques définis par les noyaux. Par exemple, sur la figure 8B, on peut voir une variante de réalisation du dispositif de la figure 8A, dans laquelle les aimants permanents 34 ne sont pas situés dans les bobines mais entre les noyaux, ce qui peut simplifier la réalisation du dispositif.

Cet exemple de réalisation présente l'avantage d'offrir un dispositif normalement bloqué. Par ailleurs, la force de résistance générée par le dispositif peut être augmentée, puisque le champ magnétique résultant est plus grand que le champ magnétique généré uniquement par les bobines lorsque le champ magnétique des aimants permanents et celui des bobines sont dans le même sens. Ou alors, on peut prévoir de délivrer la même force de résistance que celle d'un dispositif de la figure 1, dans ce cas la consommation d'énergie pour produire cette force est réduite, puisqu'une partie du champ magnétique est générée par les aimants permanents.

Sur la figure 9, on peut voir un exemple de réalisation d'un dispositif 40 apte à la fois à produire un effort résistant aux déplacements en translation et en rotation de l'élément mobile et de produire un effort moteur apte à déplacer en rotation et en translation. Ce dispositif est appelé « dispositif actif ».

Le dispositif 40 comporte trois étages. Un premier étage 42 similaire au dispositif D de la figure 1 et un deuxième 44 et un troisième étage 46 formant un actionneur en translation et en rotation 42.

Le dispositif 40 comporte un élément mobile 102 reçu dans un logement 104, le logement étant défini par le premier étage 42 et les deuxième et troisième étages 44, 46. Les trois étages 42, 44, 46 sont disposés le long de l'axe X, les deuxième et troisième étages étant contigus.

Les deuxième et troisième étages sont de structure similaire à celle des moyens de génération de champ magnétique de la figure 1. Chacun comporte quatre bobines avec chacune un noyau délimitant le logement.

L'alimentation des bobines est telle que, lorsque l' actionneur est actif, les pôles du deuxième étage et du troisième étage sont décalés angulairement de telle sorte qu'un pôle sud se trouve au dessus d'un pôle nord et inversement, dans la représentation de la figure 8.

Par ailleurs, l'élément mobile 102 est magnétisé au niveau de sa portion 48 apte à coulisser au niveau de l' actionneur . La portion 48 comporte deux zones axiales ZI, Z2 contigues de polarités opposées.

Dans l'exemple représenté, la zone ZI au niveau du troisième étage forme un pôle nord et la zone au niveau du deuxième étage forme un pôle sud. Par exemple, cette portion de l'élément mobile 2 peut être formée d'un aimant permanent de forme tubulaire.

La portion de l'élément 102 au niveau du premier étage 42 n'est pas magnétisée mais est en matériau magnétique.

Seule la première partie est remplie de fluide magnéto-rhéologique . Par exemple, un joint d'étanchéité est disposé entre le premier et le deuxième étage.

Nous allons maintenant expliquer le fonctionnement de ce dispositif.

Le dispositif 40 fonctionne comme celui de la figure 1, un courant circule dans les bobines, ce qui génère un champ magnétique traversant le fluide magnéto-rhéologique, provoquant une augmentation de la viscosité apparente de celui-ci et donc l'apparition d'une résistance aux déplacements à la fois en translation et en rotation.

Dans le cas où le dispositif fonctionne en actionneur, lorsqu'une rotation de l'élément mobile 102 est souhaitée, on alimente les bobines des deux étages, il y a apparition d'une magnétisation des noyaux. Lorsque les pôles sont identiques, ils se repoussent et l'élément tourne, lorsque les pôles sont opposés ils s'attirent. Mais à l'autre étage, les polarités sont décalées de n/2, il y a donc toujours deux pôles identiques en regard provoquant la rotation de 1 ' élément 2.

Le sens du courant est choisi en fonction du sens de rotation souhaité.

Pour le déplacement en translation, on alimente les bobines des deux étages pour que les deux étages aient des polarités opposées. Si on souhaite que l'élément mobile 2 se déplace vers le haut, la polarité du deuxième étage sera Sud repoussant la zone Z2 de l'élément mobile en regard et la polarité du troisième étage sera Nord attirant la zone Z2.

Si l'on veut déplacer l'élément mobile vers le bas, le sens du courant dans les deux étages est inversé .

Ce dispositif est relativement simple à réaliser puisque les étages formant actionneur sont de conception identique à celle de l'étage formant frein, seul l'élément mobile est modifié.

Sur les figures 10A à 10E, on peut voir différents exemples d'application du dispositif selon la présente invention.

Sur la figure 10A, on peut voir une représentation pratique d'un dispositif semi-actif D apte à être utilisé dans différentes applications. On peut voir les deux extrémités de l'élément mobile 2 dépassant du logement, celui disposé dans un carter 49 tubulaire pour le protéger et faciliter sa manipulation .

Sur la figure 10B, on peut voir un simulateur pour véhicules automobiles mettant en œuvre le frein de la figure 10A. Le dispositif D est disposé en aval d'une pédale de frein 50, l'élément mobile 2 étant lié à la pédale de frein 50 et exerçant un effort s' opposant plus ou moins à son enfoncement. Le dispositif D simule la réaction du circuit de freinage hydraulique. Le dispositif D pourrait être intégré dans un véhicule automobile à freinage électrique pour simuler l'effort de freinage, le circuit hydraulique étant uniquement présent en cas de défaillance du circuit. Le dispositif D peut également servir pour la conduite assistée. Un PADAS (« partially autonomous driving assistance System ») ou système d'assistance partiellement autonome au conducteur peut, dans un tel cas, donner un signal haptique en cas d'excès de vitesse ou de distance trop courte par rapport au véhicule précédent.

Sur la figure 10C, on peut voir un banc de musculation 52 mettant en œuvre deux dispositifs D. Le banc comporte une barre d'haltère 54 montée coulissante selon une direction verticale le long de deux barres verticales 56, le coulissement étant freiné via les deux dispositifs semi-actifs D, les deux barres verticales 56 formant les éléments mobiles 2. Les dispositifs simulent le poids des disques d'un haltère de type connu, en générant un force résistante à la levée de la barre parle sportif. Le poids simulé peut être aisément augmenté en augmentant le champ magnétique généré. Ce banc de musculation 52 est facilement manipulable et peu encombrant par rapport à ceux de l'état de la technique. De plus il est particulièrement sûr, puisque le sportif ne peut pas se blesser en manipulant les poids. Le fonctionnement de ce banc est le suivant : le sportif s'allonge sur le banc 52, saisit la barre d'haltère 54 et déplace celle-ci de haut en bas en luttant contre l'effort résistant engendré par les dispositifs D.

Avantageusement, les dispositifs comportent également des aimants permanents, permettant un maintien de la barre d'haltère dans une position donnée le long des barres verticales.

Sur la figure 10D, on peut voir un bouton actif 58 à quatre degrés de liberté, comportant deux dispositifs D et D' en série.

Le bouton 58 est fixé sur un élément mobile 2, le bouton 58 peut donc pivoter sur lui-même et se déplacer le long de l'axe X. Par ailleurs, le dispositif D est fixé sur un deuxième élément 2' et est apte à pivoter autour d'un axe Y perpendiculaire à l'axe X et à coulisser le long de cet axe Y.

Les efforts résistants s' opposant aux déplacements autour et le long de l'axe X sont générés par les électroaimants du dispositif D, et les efforts résistants le long et autour de l'axe Y sont générés par les électroaimants du dispositif D' . Des ressorts 60, dans l'exemple représenté, sont prévus pour maintenir l'ensemble en position repos.

Sur la figure 10E, on peut voir un amortisseur destiné à être utilisé dans un véhicule automobile, l'élément mobile est fixé par une extrémité 2.2 à la fusée de la roue et l'autre extrémité 2.1 à la caisse du véhicule. Dans ce cas, le contrôle de l'intensité du champ magnétique peut être déterminé en simulant la compression d'un ressort.

Le dispositif selon la présente invention permet de générer de manière simple et dans un encombrement réduit, un effort résistant à la fois en rotation et en translation.