Brevet FR3164847A1 — publié le 20260123

L’invention concerne une antenne (1) monopôle pour unité-roue de véhicule automobile, comprenant une première extrémité (10), une deuxième extrémité (20) flottante, et un corps (30), la première extrémité (10) s’étendant dans un premier plan (P1) et comprenant une patte d’alimentation (110) et un pied de support (120), le corps (30) comprenant une paroi de liaison (310), s’étendant depuis la première extrémité (10) dans un deuxième plan (P2) perpendiculaire au premier plan (P1) et reliant la patte d’alimentation (110) et le pied de support (120) en délimitant un évidemment (312), et une portion principale (315) s’étendant depuis la paroi de liaison (310) jusqu’à la deuxième extrémité (20), le corps (30) étant configuré de sorte que le centre de gravité de l’antenne (1) se trouve sensiblement au droit du pied de support (110). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Antenne monopôle pour unité-roue de véhicule automobile La présente invention se rapporte au domaine de l’automobile et concerne plus particulièrement une antenne monopôle pour unité-roue de véhicule automobile. Il est de nos jours connu d’équiper les véhicules automobiles d’un capteur dans chaque roue afin de mesurer la pression de l’air à l’intérieur du pneu, voire sa température ou l’accélération de la roue, et de communiquer ces mesures à une unité de contrôle électronique du véhicule pour informer le conducteur, par exemple en cas de baisse de la pression de l’air dans l’une des roues. Une antenne est utilisée pour transmettre les mesures depuis le capteur, appelé unité-roue, vers l’unité de contrôle électronique. Cette antenne est montée sur une carte de circuit imprimé alimentée électriquement. L’unité-roue communique avec l’unité de contrôle électronique via l’antenne aux fréquences de 315 MHz et 433 MHz ou selon un protocole de communication permettant un échange bidirectionnel de données à courte distance en utilisant des ondes radio ultra-haute fréquence ou UHF, tel que par exemple le protocole Bluetooth® Low Energy (BLE) à 2,4 GHz. Une interface de type Bluetooth® Low Energy permet avantageusement de communiquer de manière bidirectionnelle et également avec un téléphone intelligent (smartphone). Pour communiquer à 315 MHz ou 433 MHz, les unités-roues comportent usuellement des antennes boucles (« loop antenna » en langue anglaise). Ces antennes boucles sont réalisées en métal plié et possèdent deux points de connexion à la carte de circuit imprimé. Les antennes boucles actuellement utilisées aux fréquences 315 MHz et 433 MHz présentent une faible efficacité à ces fréquences, de l’ordre de 1%, mais la propagation d'ondes à ces fréquences sur un véhicule est plus favorable qu'à 2,4 GHz car elle entraîne moins de pertes. Aussi, à 2,4 Ghz, l’efficacité de l'antenne doit être améliorée pour compenser ces pertes de propagation, ce qui nécessite une antenne de plus grandes dimensions pour qu’elle soit suffisamment efficace, ce qui ne convient pas toujours pour une application dans un véhicule automobile où l’espace disponible pour ce type d’équipement est restreint. Afin de remédier au moins en partie à ces inconvénients, il est connu d’utiliser des antennes monopoles pour une application à 2,4 GHz, ces antennes permettant d’obtenir les meilleures performances à cette fréquence. Cependant, une telle antenne est plus sujette à se déformer sous les effets de la force centrifuge lors de la rotation de la roue car elle ne possède qu’un seul point de connexion, ce qui la rend moins rigide. Ces déformations en roulage impliquent une variabilité de la performance dans la transmission des messages vers l’unité de contrôle électronique. Ensuite, ces antennes peuvent se briser après de nombreux cycles de déformations de l’antenne en roulage du véhicule. Par ailleurs, des composants sont usuellement utilisés pour réaliser la fonction d’adaptation entre l’antenne et le circuit imprimé. La technologie de communication permettant un échange bidirectionnel de données à courte distance en utilisant des ondes radio ultra-haute fréquence ou UHF, tel que Bluetooth® Low Energy, nécessite l’utilisation de plus de composants par rapport à une antenne fonctionnant à 315 MHz et 433 MHz. Or, il est nécessaire de limiter la taille de la carte de circuit imprimé pour répondre aux contrainte d’utilisation de l’unité-roue qui consistent à réduire la taille et la masse des composants pour résister aux efforts centrifuges. Ces contraintes rendent d’autant plus difficiles la réalisation et l’intégration d’une antenne Bluetooth® Low Energy efficace et stable. Une solution simple, fiable et efficace permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients serait donc avantageuse. A cette fin, l’invention a tout d’abord pour objet une antenne monopôle pour unité-roue de véhicule automobile, ladite unité-roue comprenant une carte de circuit imprimé relié à une alimentation électrique et à au moins un élément sensible pour mesurer au moins la pression de l’air à l’intérieur du pneu de la roue, ladite antenne comprenant une première extrémité, une deuxième extrémité et un corps s’étendant entre ladite première extrémité et ladite deuxième extrémité, la deuxième extrémité étant destinée à rester électriquement flottante, l’antenne étant remarquable en ce que : - la première extrémité s’étend dans un premier plan et comprend une patte d’alimentation, configurée pour être fixée sur ladite carte de circuit imprimé de sorte à former une première liaison mécanique avec la carte et à être alimentée électriquement par ladite alimentation électrique via ledit circuit imprimé, et un pied de support, configuré pour être fixé sur la carte de circuit imprimé de sorte à former une deuxième liaison mécanique avec la carte, - le corps comprend une paroi de liaison, s’étendant depuis la première extrémité dans un deuxième plan perpendiculaire au premier plan et reliant la patte d’alimentation et le pied de support en délimitant un évidemment entre ladite patte d’alimentation et ledit pied de support, et une portion principale s’étendant depuis la paroi de liaison jusqu’à la deuxième extrémité, le corps étant configuré de sorte que le centre de gravité de l’antenne se trouve sensiblement au droit du pied de support, de préférence au droit du milieu du droit de support. La deuxième extrémité est configurée pour être électriquement flottante, rendant ainsi l’antenne monopôle, présentant ainsi une meilleure efficacité radiofréquence par rapport aux antennes boucles, en particulier à 2,4 GHz. L’efficacité radiofréquence est ainsi supérieure ou égale à 60 %. L’antenne selon l’invention est ainsi une antenne monopôle comportant au moins deux points de fixation sur la carte de circuit imprimé, ce qui permet de la fixer solidement sur la carte et de résister ainsi aux accélérations de plusieurs centaines de g que peuvent subir les roues de véhicule en rotation. De plus, en étant situé au niveau du centre de gravité de l’antenne, le pied de support confère une stabilité importante à l’antenne, notamment avant sa fixation, par exemple par soudure, et lors des rotations de la roue. L’antenne présente sensiblement une forme de boucle ouverte permettant de ramener la deuxième extrémité vers le plan de la première extrémité, permettant ainsi un gain de place pour monter l’antenne dans une unité-roue de faibles dimensions. De préférence, l’antenne se présente sous la forme d’une unique pièce de métal électriquement conductrice pour être aisée à fabriquer et peu onéreuse dans le cas où le métal est de type acier ou fer ou autre métal ou alliage de métaux peu coûteux. Dans une forme de réalisation, l’antenne comprend en outre un placage réalisé sur la pièce de métal, de préférence un placage métallique, par exemple en étain. Selon un aspect de l’invention, la portion de matière délimitant l’évidemment entre la patte d’alimentation et le pied de support est configurée pour adapter l’impédance de l’antenne à l’impédance du circuit imprimé, notamment en sortie du composant intégré (BLE), par exemple de 50 Ω, afin d’éviter de rajouter un étage d’adaptation d’impédance sur la carte de circuit imprimé. De manière préférée, le bord de la paroi de liaison délimitant l’évidemment présente une forme concave, de préférence une forme de U, rendant l’évidemment convexe, ce qui rend aisée la fabrication de l’antenne. Dans une forme de réalisation, le pied de support comprend une portion longitudinale s’étendant dans le premier plan et au moins une portion transversale, s’étendant depuis ladite portion longitudinale, de préférence perpendiculairement à ladite portion longitudinale, également dans le premier plan. Par exemple, le pied de support peut avantageusement présenter une forme en T, en h ou en H afin de procurer une stabilité suffisante. Dans une forme de réalisation, la deuxième extrémité est destinée à et configurée pour rester libre, c’est-à-dire ne pas être fixée sur la carte de circuit imprimé. Dans une forme de réalisation, la deuxième extrémité comprend un bras s’étendant en direction de la première extrémité selon une direction parallèle au deuxième plan. Avantageusement, le bras se présente sous la forme d’une plaque s’étendant dans le même plan que la paroi de liaison. Cela permet notamment de maintenir une distance constante entre la masse et le bras et de réduire la tolérance en s'affranchissant de l'épaisseur de la pâte à braser de la soudure, la tolérance ne venant que du dimensionnel de l'antenne. Dans une forme de réalisation, la deuxième extrémité s’étend dans le même plan que la première extrémité (i.e. dans le premier plan) et est configurée pour être fixée sur la carte de circuit imprimé, par exemple en se présentant sous la forme d’une patte de fixation. Dans une forme de réalisation, la portion principale comprend une portion centrale s’étendant perpendiculairement depuis la paroi de liaison et parallèlement au premier plan. Dans une forme de réalisation, la portion principale comprend une portion oblique s’étendant obliquement depuis la portion centrale en direction du premier plan. Dans une forme de réalisation, la portion principale comprend une paroi de renfort s’étendant depuis au moins une partie d’un bord de la portion centrale et/ou de la paroi oblique. Dans une forme de réalisation, la portion principale comprend une portion intermédiaire reliant la portion oblique à la deuxième extrémité. De manière avantageuse, la portion centrale et/ou la portion oblique et/ou la portion intermédiaire comprennent au moins un raidisseur, par exemple de type nervure. L’invention concerne également une unité-roue pour véhicule automobile, ladite unité-roue comprenant une alimentation électrique, une carte de circuit imprimé reliée à ladite alimentation électrique, au moins un élément sensible configuré pour mesurer au moins la pression de l’air à l’intérieur du pneu de la roue et une antenne monopôle telle que présentée précédemment. Selon un exemple de réalisation, le circuit imprimé comprend notamment un composant électronique pour permettre la communication de l’antenne selon un protocole de communication permettant un échange bidirectionnel de données à courte distance en utilisant des ondes radio ultra-haute fréquence ou UHF. Dans une forme de réalisation, le circuit imprimé comprend notamment un composant électronique Bluetooth® Low Energy pour permettre la communication de l’antenne selon le protocole Bluetooth® Low Energy. L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant au moins une unité-roue telle que présentée ci-avant, montée dans au moins une des roues du véhicule. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 La FIG. 1 illustre schématiquement une première forme de réalisation de l’antenne selon l’invention. FIG. 2 La FIG. 2 est une autre vue en perspective de l’antenne de la FIG. 1 . FIG. 3 La FIG. 3 est une autre vue en perspective de l’antenne de la FIG. 1 . FIG. 4 La FIG. 4 illustre schématiquement une deuxième forme de réalisation de l’antenne selon l’invention. FIG. 5 La FIG. 5 illustre schématiquement une troisième forme de réalisation de l’antenne selon l’invention. FIG. 6 La FIG. 6 est une autre vue en perspective de l’antenne de la FIG. 5 . FIG. 7 La FIG. 7 illustre schématiquement une quatrième forme de réalisation de l’antenne selon l’invention. FIG. 8 La FIG. 8 est une autre vue en perspective de l’antenne de la FIG. 7 . Les figures 1 à 8 illustrent quatre exemples d’antenne 1 monopôle selon l’invention. L’antenne 1 monopôle est configurée pour être utilisée dans une unité-roue de véhicule automobile. Une telle unité-roue permet de mesurer la pression de l’air contenu dans la roue et d’envoyer ces mesures à une unité de contrôle électronique du véhicule, de manière connue en soi. L’unité-roue peut aussi par exemple mesurer la température de l’air à l’intérieur du pneu et/ou l’accélération de la roue. L’unité-roue comprend un circuit imprimé relié à une alimentation électrique et à un élément sensible permettant de mesurer les valeurs de pression de l’air contenu dans la roue. L’alimentation électrique peut par exemple être de type une pile-bouton. Le circuit imprimé comprend notamment un composant électronique pour permettre la communication de l’antenne selon un protocole de communication permettant un échange bidirectionnel de données à courte distance en utilisant des ondes radio ultra-haute fréquence ou UHF et par exemple un composant électronique Bluetooth® Low Energy pour permettre la communication de l’antenne 1 selon le protocole Bluetooth® Low Energy. L’antenne 1 est monobloc et est issue d’une même matière électriquement conductrice, par exemple un métal de type acier, aluminium, fer ou cuivre. L’antenne 1 comprend une première extrémité 10, une deuxième extrémité 20 et un corps 30 s’étendant entre ladite première extrémité 10 et ladite deuxième extrémité 20 selon une direction longitudinale DL. La première extrémité 10 s’étend dans un premier plan P1, dans cet exemple parallèle à la direction longitudinale DL de l’antenne 1. Le premier plan P1 et la direction longitudinale DL n’ont été représentés que sur certaines figures par souci de clarté. La première extrémité 10 comprend une patte d’alimentation 110 et un pied de support 120. La patte d’alimentation 110 est configurée pour être fixée sur ladite carte de circuit imprimé, par exemple par soudure, de sorte à former une première liaison mécanique avec la carte. La patte d’alimentation 110 est configurée pour être alimentée électriquement par l’alimentation électrique de l’unité-roue via le circuit imprimé. Le pied de support 120 est configuré pour être fixé sur la carte de circuit imprimé, par exemple par soudure, de sorte à former une deuxième liaison mécanique avec la carte. Dans les différentes formes de réalisation illustrées sur les figures, le pied de support 120 présente une forme de h et comprend une portion longitudinale 121 s’étendant dans le plan de la première extrémité 10 selon la direction longitudinale DL de l’antenne 1 et deux portions transversales 122 s’étendant perpendiculairement depuis ladite portion longitudinale 121, chacune dans une direction opposée. Le corps 30 comprend une paroi de liaison 310 s’étendant perpendiculairement depuis la première extrémité 10 dans un deuxième plan P2 et reliant la patte d’alimentation 110 et le pied de support 120 en délimitant sur l’un de ses bords 311 reliant ladite patte d’alimentation 110 et ledit pied de support 120 un évidemment 312 entre la patte d’alimentation 110 et le pied de support 120. Le deuxième plan P2 n’a été représenté que sur certaines figures par souci de clarté. La forme et les dimensions de l’évidemment 312 sont configurées pour adapter l’impédance de l’antenne 1 à l’impédance du circuit imprimé. Autrement dit, le volume et la forme d’absence de matière entre la patte d’alimentation 110 et le pied de support 120 sont calculées pour que l’impédance de l’antenne 1 soit adaptée à l’impédance de sortie du composant permettant la communication de l’antenne selon un protocole de communication permettant un échange bidirectionnel de données à courte distance en utilisant des ondes radio ultra-haute fréquence ou UHF, tel que composant électronique Bluetooth® Low Energy. La forme et les dimensions de l’évidemment 312 confèrent des effets capacitifs et inductifs permettant d’adapter l’impédance de l’antenne 1 à l’impédance de sortie du composant électronique Bluetooth® Low Energy. Par exemple, si l’impédance de l’antenne 1 doit être de 50 ohms, alors la forme et les dimensions de l’évidemment 312 sont choisies pour atteindre 50 ohms, par exemple par tests empiriques. Dans les différentes formes de réalisation illustrées sur les figures, le bord 311 délimitant l’évidemment 312 présente une forme concave en forme de U, conférent une forme convexe à l’évidemment 312. Le corps 30 comprend une portion principale 315 s’étendant depuis la paroi de liaison 310 jusqu’à la deuxième extrémité 20. Dans les exemples non-limitatifs des figures, la portion principale 315 comporte une portion centrale 320 et une portion oblique 330. La portion centrale 320 s’étend perpendiculairement à la paroi de liaison 310 et parallèlement au premier plan P1 de la première extrémité 10. La portion oblique 330 s’étend obliquement en direction du premier plan P1 de la première extrémité 10, jusqu’à la deuxième extrémité 20. La première extrémité 10, le corps 30 et la deuxième extrémité 20 forment une boucle ouverte. Le corps 30 est configuré de sorte que le centre de gravité de l’antenne 1 se trouve sensiblement au droit du pied de support 120, de préférence sensiblement au droit du milieu du pied de support 120, afin d’assurer une stabilité importante de l’antenne 1 lorsque ladite antenne 1 est montée sur la carte de circuit imprimé. La deuxième extrémité 20 est électriquement flottante lorsque l’antenne 1 est montée sur la carte de circuit imprimé, c’est-à-dire qu’elle n’est pas reliée électriquement à un autre élément. Dans la première forme de réalisation illustrée sur les figures 1 à 3 et dans la deuxième forme de réalisation illustrée sur la FIG. 4 , la deuxième extrémité 20 est destinée à rester libre lorsque l’antenne 1 est montée sur la carte de circuit imprimé. Dans ces deux formes de réalisation, la deuxième extrémité 20 comprend un bras 21 s’étendant en direction de la première extrémité 10 selon une direction parallèle au premier plan P1 de la première extrémité 10. Le bras 21 est formé par un retour de matière plat se présente sous la forme d’une plaque s’étendant dans le même plan que la paroi de liaison 310, à savoir le deuxième plan P2. Dans la troisième forme de réalisation illustrée sur les figures 5 et 6 et dans la quatrième forme de réalisation illustrée sur les figures 7 et 8, la deuxième extrémité 20 se présente sous la forme d’une patte de fixation 22 s’étendant dans le même plan que la première extrémité 10, à savoir le premier plan P1. La patte de fixation 22 est configurée pour être fixée sur la carte de circuit imprimé, par exemple par soudure. Dans la deuxième forme de réalisation illustrée sur la FIG. 4 , le corps 30 comprend en outre une paroi de renfort 340 s’étendant dans le deuxième plan P2 de la paroi de liaison 310 le long de la portion centrale 320. Cette paroi de renfort 340 pourrait également être présente dans les autres formes de réalisation. De même, d’autres types d’éléments de renfort pourraient être utilisés dans toutes formes de réalisation, tels que par exemple un raidisseur formé le long de la partie médiane longitudinale de la portion centrale 320 et/ou de la portion oblique 330. Dans les quatre formes de réalisations illustrées sur les figures, le corps 30 comprend une portion intermédiaire 350 reliant la portion oblique 330 et la deuxième extrémité 20. La portion intermédiaire 350 s’étend parallèlement au premier plan P1 de la première extrémité 10 et permet d’adapter géométriquement la forme de l’antenne 1, notamment le positionnement de la deuxième extrémité 20 par rapport au reste de l’antenne 1 et notamment par rapport à la paroi de liaison 310. L’invention permet donc de réaliser une antenne 1 monopôle efficace pour une unité-roue et qui peut être solidement fixée sur la carte de circuit imprimé tout en permettant simplement une adaptation d’impédance à la l’impédance de sortie du composant BLE. Antenne (1) monopôle pour unité-roue de véhicule automobile, ladite unité-roue comprenant une carte de circuit imprimé relié à une alimentation électrique et à au moins un élément sensible pour mesurer au moins la pression de l’air à l’intérieur du pneu de la roue, ladite antenne (1) comprenant une première extrémité (10), une deuxième extrémité (20) et un corps (30) s’étendant entre ladite première extrémité (10) et ladite deuxième extrémité (20), la deuxième extrémité (20) étant destinée à rester électriquement flottante, l’antenne (1) étant caractérisée en ce que : - la première extrémité (10) s’étend dans un premier plan (P1) et comprend une patte d’alimentation (110), configurée pour être fixée sur ladite carte de circuit imprimé de sorte à former une première liaison mécanique avec la carte et à être alimentée électriquement par ladite alimentation électrique via ledit circuit imprimé, et un pied de support (120), configuré pour être fixé sur la carte de circuit imprimé de sorte à former une deuxième liaison mécanique avec la carte, - le corps (30) comprend une paroi de liaison (310), s’étendant depuis la première extrémité (10) dans un deuxième plan (P2) perpendiculaire au premier plan (P1) et reliant la patte d’alimentation (110) et le pied de support (120) en délimitant un évidemment (312) entre ladite patte d’alimentation (110) et ledit pied de support (120), et une portion principale (315) s’étendant depuis la paroi de liaison (310) jusqu’à la deuxième extrémité (20), le corps (30) étant configuré de sorte que le centre de gravité de l’antenne (1) se trouve sensiblement au droit du pied de support (110). Antenne (1) selon la revendication 1, dans laquelle le bord (311) de la paroi de liaison (310) délimitant l’évidemment (312) présente une forme concave, de préférence une forme de U. Antenne (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le pied de support (120) comprend une portion longitudinale (121) s’étendant dans le premier plan (P1) et au moins une portion transversale (122), s’étendant depuis ladite portion longitudinale (121) également dans le premier plan (P1). Antenne (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la deuxième extrémité (20) comprend un bras (21) s’étendant en direction de la première extrémité (10) selon une direction parallèle au deuxième plan (P1). Antenne (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le bras (21) se présente sous la forme d’une plaque s’étendant dans le même plan (P2) que la paroi de liaison (310). Antenne (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la deuxième extrémité (20) s’étend dans le même plan (P1) que la première extrémité (10) et est configurée pour être fixée sur la carte de circuit imprimé. Antenne (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la portion principale (315) comprend une portion centrale (320) s’étendant perpendiculairement depuis la paroi de liaison (310) et parallèlement au premier plan (P1). Antenne (1) selon la revendication précédente, dans laquelle la portion principale (315) comprend une portion oblique (330) s’étendant obliquement depuis la portion centrale (320) en direction du premier plan (P1). Antenne (1) selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, dans laquelle la portion principale (315) comprend une paroi de renfort (340) s’étendant depuis au moins une partie d’un bord de la portion centrale (320) et/ou de la paroi oblique (330). Antenne (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la portion principale (315) comprend une portion intermédiaire (350) reliant la portion oblique (330) à la deuxième extrémité (20). Unité-roue pour véhicule automobile, ladite unité-roue comprenant une alimentation électrique, une carte de circuit imprimé reliée à ladite alimentation électrique, au moins un élément sensible configuré pour mesurer au moins la pression de l’air à l’intérieur du pneu de la roue, et une antenne (1) monopôle selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile comprenant au moins une unité-roue selon la revendication précédente, montée dans au moins une des roues du véhicule.