SUPPORT ET INSERT DE FIXATION D'UN MODULE A UNE PAROI D'UN
PNEUMATIQUE
Domaine de l'invention
[0001] L'invention concerne la fixation d'un module, notamment électronique, tel un capteur de pression, à une paroi d'un pneumatique. Elle concerne plus précisément un support et un insert pour la fixation d'un tel module. Elle concerne aussi un pneumatique équipé d'un tel support de fixation.
Arrière plan technologique
[0002] De plus en plus de véhicules automobiles possèdent, à des fins de sécurité, des systèmes de surveillance comportant des modules électroniques et/ou capteurs montés sur chacune des roues du véhicule, dédiés à la mesure de paramètres tels que pression ou température des pneumatiques des roues, et destinés à informer le conducteur de toute variation anormale du paramètre mesuré.
[0003] Lors de l'utilisation d'un dispositif électronique, il est préférable de ne pas le fixer directement sur le pneumatique car cela risque de perturber le comportement mécanique du pneumatique en roulage, notamment lorsqu'il se déforme. Cela risque par ailleurs de solliciter mécaniquement le module trop fortement et éventuellement de l'endommager.
[0004] Le document EP 1 385 710 décrit un dispositif de fixation d'un module électronique de surveillance sur un pneumatique. Ce dispositif comporte une pluralité d'emplâtres ou supports (« patch ») en mélange caoutchouteux pourvus d'inserts rigides destinés à recevoir une vis. Le module électronique de surveillance destiné à être fixé par vissage est pourvu de pattes latérales percées à travers lesquelles les vis sont disposées. Ce dispositif est complexe, coûteux à réaliser et peu fiable, principalement en raison d'une rigidité de fixation trop élevée.
[0005] Le document US 7 009 506 décrit un système de fixation d'un module électronique comprenant un support (« patch ») présenté selon divers modes de réalisation permettant des fixations amovibles. Selon une forme de réalisation, le support comporte un boîtier ou insert pourvu d'une cavité sphérique partiellement ouverte pour l'insertion du module. Une telle cavité impose une forme très particulière au module électronique. Par ailleurs, le maintien uniquement par serrage peut s'avérer insuffisant en cas de forte sollicitation, comme c'est souvent le cas en roulage. Selon un autre mode de réalisation, l'insert comporte une portion
interne fileté. Dans ces divers modes de réalisation, le module électronique est soit entièrement, soit en très grande proportion maintenu dans l' insert. Cela requiert un insert de grande dimension. Cela entraîne surtout une très forte sollicitation mécanique du module, qui subit toutes les contraintes auxquelles le support est soumis. Compte tenu des conditions sévères de roulage que doivent supporter les pneumatiques, ce type de fixation est trop contraignant pour les modules de technologies récentes, qui se veulent léger, compact, et non contraints à de trop fortes sollicitations mécaniques.
[0006] L'invention a notamment pour but de proposer un mode de fixation qui permette une meilleure endurance de l'assemblage sur la surface d'un pneumatique. Elle a aussi pour objectif de proposer un mode de fixation permettant la pose et dépose facile et rapide du module électronique, que ce soit pour maintenance ou remplacement.
Brève description de l'invention
[0007] A cet effet, l'invention a pour objet un support de fixation d'un module à une paroi d'un pneumatique, comprenant un corps sensiblement souple de forme sensiblement allongée, ledit corps comportant au moins une surface de liaison susceptible d'être posée de façon sensiblement permanente contre une paroi d'un pneumatique, une seconde surface libre opposée à la surface de liaison et au moins un logement sensiblement cylindrique, d'axe normal à la seconde surface libre du corps et ouvert sur cette seconde surface libre, caractérisé en ce que le logement comporte une première partie sensiblement cylindrique prolongée par une chambre de forme sensiblement cylindrique et coaxiale avec la première partie et de diamètre supérieur au diamètre de la première partie du logement.
[0008] Ce support de fixation a comme caractéristique essentielle de comporter au moins un logement de fixation d'un insert destiné à coopérer avec un élément d'assemblage pour fixer un module électronique. L'insert a une géométrie identique ou similaire à celle des clous destinés à renforcer l'adhérence des pneumatiques sur sols enneigés ou verglacés. Ces clous sont usuellement fixés par insertion dans des logements ménagés à cet effet dans la bande de roulement des pneumatiques. La forme des logements et des clous est adaptée pour offrir une excellente tenue dans le temps des clous dans leurs logements.
[0009] Les supports et les inserts de la présente invention ont ainsi l'avantage de pouvoir être assemblés très aisément par insertion avec des outils très courants et d'offrir une excellente tenue dans le temps des modules électroniques ainsi fixés.
[0010] De plus un tel support de fixation permet de produire un très bon découplage des contraintes habituellement rencontrées entre la paroi du pneumatique et le support, qui sont souples, et le module, qui est plus rigide. Il permet par ailleurs une réutilisation des modules.
[0011] Selon un mode de réalisation avantageux, le support de fixation est constitué principalement de matériaux caoutchouteux et la surface de liaison comporte un adhésif.
[0012] Selon une autre caractéristique avantageuse, le support comporte un bord périphérique délimité par une surface de jonction entre les surfaces opposées supérieures et de liaison convergeant vers leur surface de jonction suivant un angle (α) compris entre 9 et 15 degrés, et plus particulièrement entre 10 et 12 degrés. [0013] L'angle des bordures du support est un paramètre sensible à prendre en considération pour que la fixation du support au pneumatique soit durable. En effet, si cet angle est inférieur à 9 degrés, des replis peuvent apparaître en bordure du support car il est difficile d'aplatir correctement son bord périphérique. Ce cas est désigné par le terme « festonnage ». Si cet angle est supérieur à 15 degrés, le bord périphérique du support est trop rigide. Il crée alors des contraintes trop fortes sur la paroi du pneumatique, ce qui peut causer des cassures ou des décollements du support en roulage.
[0014] L'invention prévoit également un pneumatique comportant un support tel que préalablement présenté.
[0015] Dans ce pneumatique, le module d'allongement à 10% du mélange caoutchouteux de la surface de liaison du support est préférablement au plus égal au module d'allongement à 10% de la portion de paroi du pneumatique sur laquelle le support est fixé.
[0016] Le support peut comprendre en plus une couche de mélange de liaison, disposée sur la surface de liaison, sans déborder au droit du bord périphérique du support. Dans une telle variante, après la fabrication par moulage du support, suivi d'une vulcanisation, on pose ensuite sur la surface de liaison une couche de mélange de liaison non vulcanisé destinée à assurer la liaison entre la surface du pneumatique et la surface de liaison du support. L'épaisseur de cette couche de mélange de liaison est de l'ordre de 0,3 mm. On réalise ensuite une découpe de l'ensemble support et couche de mélange de liaison, par exemple avec un emporte pièce. La surface de découpe du mélange de liaison doit être exactement dans le prolongement de la surface de découpe du cordon du support. Cela permet d'éviter après
- A -
assemblage sur la surface du pneumatique d'avoir une couche de mélange de liaison qui déborde du support. Un tel débordement pourrait entraîner une diminution de la durée de vie de l'assemblage par oxydation du mélange de liaison faisant saillie. La présence du cordon augmente la marge de tolérance de l'opération de découpe du support comprenant le mélange de liaison. Le risque de mordre sur la partie inclinée de la surface supérieure devient pratiquement nul.
[0017] Un autre objet de l'invention est un insert de fixation coopérant avec le support précédent, comportant un corps cylindrique allongé surmonté d'une tête de fixation de forme sensiblement cylindrique et de diamètre supérieur au diamètre du corps cylindrique, ledit insert étant adapté pour montage par insertion dans un logement dudit support prévu à cette fin.
[0018] L 'insert de fixation comporte avantageusement, à l'opposé de la tête de fixation, une ouverture cylindrique destinée à coopérer avec un élément d'assemblage pour fixer un module notamment électronique. [0019] L'élément d'assemblage peut coopérer avec l'insert par vissage, clipsage, collage, emmanchage à force, magnétisme ou accrochage.
[0020] Selon une variante avantageuse, l'ouverture cylindrique axiale est pourvue d'un filetage interne axial et l'élément d'assemblage est une vis.
[0021] De préférence, le rapport entre le diamètre extérieur de la tête de fixation Φ et le diamètre extérieur maximum du corps cylindrique de l'insert φ est compris entre 1,1 et 1,3.
[0022] Le corps cylindrique de l'insert peut aussi comprendre une zone de diamètre inférieur adjacente à la tête de fixation.
[0023] L'invention a aussi pour objet un ensemble de fixation d'un module comportant un support de fixation et un insert tels que décrits. Description brève des dessins
[0024] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un support selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe d'une portion centrale du support de la figure 1 suivant le plan II-II de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2, avec un insert disposé dans un des logements du support ; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2, avec un second mode de réalisation d'insert disposé dans un des logements du support ;
- la figure 5 présente une vue en coupe d'une plus grande portion du support de la figure 1, suivant le plan II-II de la figure 1, avec deux inserts et un module électronique en cours d'assemblage par vissage ; - la figure 6 illustre un module électronique disposé contre une paroi d'un pneumatique au moyen d'un support et d'un insert conformes à des objets de l'invention ;
- la figure 7 présente une vue en coupe d'agrandissement d'un premier mode de réalisation de bord périphérique d'un support ;
- les figures 8, 9 et 10 sont des vues en coupe d'agrandissements de trois modes de réalisation de bord périphérique d'un support avec une couche de gomme de liaison ;
[0025] Ces figures illustrent un mode de réalisation d'un ensemble module électronique- support avec fixation par vissage, mais s'appliquent également aux autres modes de réalisation revendiqués. Elles sont données dans un but purement illustratif et n'ont aucun caractère limitatif. Description de modes de réalisation
[0026] On entend par « module d'élasticité » d'une gomme ou mélange caoutchouteux un module sécant d'extension à 10 % de déformation et à température ambiante ou spécifiée, la mesure est réalisée après un premier cycle d'accommodation jusqu'à 10 % de déformation :
F F (λ +F ^ F ~κ\ \
- E1n = — - — i.e. E1n = — — et E1n = — — — dans laquelle ε10 est égale à 0,1 ; avec
10 Sxεw w So xεw w 5x0,1 E10 : module d'extension sécant à 10% de déformation ; F10 : force d'extension à 10% d'extension ; So : section initiale de l'éprouvette de test ; S : section de l'éprouvette de test à la déformation d'extension ε, dans le cas de matériau caoutchouteux, on sait que :
S = — — ; et ε10 : déformation d'extension à 10 %. 1+ε
[0027] Les figures illustrent des exemples de-support et inserts de fixation adaptés pour la fixation de modules électroniques ou autres à la surface de pneumatiques de tous types et notamment des pneumatiques pour avion. Le support 10 est destiné à être rapporté sur un pneumatique 100 pour fixer un module électronique 60 à l'intérieur de la cavité de ce dernier, plus particulièrement contre une paroi interne 101 du pneumatique. Le module fixé peut être de divers types, selon les besoins et le type d'utilisation prévu. A titre d'exemple, on peut citer des modules électroniques tels que : capteur de pression, de température, de vibration, etc., de préférence munis de moyens de communication avec un dispositif centralisé prévu sur le véhicule. [0028] La figure 1 présente une vue en perspective d'un support de fixation 10 selon l'invention. Il est constitué d'un corps 11 sensiblement plat et allongé. Sur une première face, on prévoit une surface de liaison 26, sensiblement plane et uniforme, destinée à coopérer avec la paroi interne du pneumatique, pour une fixation de préférence permanente. Pour faciliter le placement et la fixation de l'ensemble, cette surface peut être pourvue d'un adhésif adapté aux matériaux caoutchouteux. Selon un autre mode de réalisation, la surface peut aussi être pourvue d'une couche de mélange de liaison 44, tel que décrit plus loin. Le corps 11 comprend aussi une seconde surface libre 28, opposée à la surface 26.
[0029] Le support comporte au moins un logement 20. Dans l'exemple de la figure 1, quatre logements 20 sont prévus, afin de bien répartir l'effort de maintien pour un module électronique de forme rectangulaire, correspondant sensiblement au pourtour du support. Le nombre, l'agencement, et l'espacement prévu entre les logements varient selon les modes de réalisation, en fonction de plusieurs paramètres, tels que le type et le nombre d'éléments d'assemblages 50 utilisés, la surface et la forme du module à fixer, le type d'utilisation prévu pour les pneumatiques (avion, véhicule de tourisme, véhicule agricole ou poids lourd, véhicule industriel, etc.), la durée de fixation prévue, etc.
[0030] Les logements 20 sont avantageusement prévus dans des portions du corps 11 dont l'épaisseur est plus importante par rapport au reste du support. Entre ces portions, des passages amincis 12 permettent de réduire la masse du support et de régler le niveau de souplesse souhaité. [0031] Tel qu'illustré aux figures 1, 7, et 8, 9, et 10, le support comprend un bord périphérique 40 délimité par la ligne de jonction 41 entre la surface de liaison 26 et une
surface supérieure 42. Pour des raisons de fabrication et notamment pour faciliter l'éventation lors du moulage, la ligne de jonction 41 peut ne pas être d'épaisseur nulle mais présenter une épaisseur faible, de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm. On parle alors dans ce cas de surface de jonction 41. Les deux surfaces 26 et 42 convergent vers la ligne de jonction 41 et font entre elles, à proximité de la ligne 41, un angle alpha compris entre 9 et 15 degrés, et de préférence entre 10 et 12 degrés.
[0032] De préférence, l'angle alpha entre les deux surfaces 26 et 42 est compris entre 10 et 12 degrés dans une zone du bord périphérique 40 s'étendant jusqu'à une distance d d'environ 7 mm de la ligne de jonction 41. [0033] Les figures 8, 9 et 10 présentent en coupe des agrandissements de trois modes de réalisation du bord périphérique 40. Sur ces trois figures une couche de mélange de liaison 44 est représentée. A la figure 8, les deux surfaces 26 et 42 se rejoignent jusqu'à former une ligne de jonction 41, c'est-à-dire une surface de jonction 41 d'épaisseur nulle.
[0034] A la figure 9, le bord périphérique 40 est délimité par une surface de jonction 41 normale à la surface 26 et d'épaisseur a de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm.
[0035] A la figure 10, le bord périphérique 40 comprend un cordon 47 de section rectangulaire et qui s'étend sur une distance comprise entre 0 (comme sur la figure 8) et de l'ordre de 1,5 mm. La présence de ce cordon 47 et de la surface de jonction 41 facilitent l'éventation des moules de fabrication des supports. On peut aussi utiliser des évents par exemple à d'autres endroits et conserver une géométrie telle qu'illustrée à la figure 8.
[0036] Toujours aux figures 8, 9 et 10, on note la présence d'une couche 44 de mélange de liaison, d'épaisseur b de l'ordre de 0,3 mm, disposée contre la surface de liaison 26. Cette couche optionnelle de mélange de liaison se termine au bord périphérique sans dépasser du cordon ou de la surface ou de la ligne de jonction. [0037] La figure 2 montre une vue en coupe d'une portion du support de fixation de la figure 1, en particulier une portion dans laquelle un logement 20 est prévu. Selon cet exemple, le logement comporte une ouverture du côté opposé à la surface de liaison 26 soit du côté de la surface libre 28. Le logement comporte une première partie sensiblement cylindrique 22 d'axe normal à la surface libre 28 et qui se prolonge dans le support vers la surface de liaison
26 par une chambre 21 de forme sensiblement cylindrique et coaxiale avec la première partie et de diamètre supérieur au diamètre de la première partie du logement.
[0038] Ce logement 20 est prévu pour recevoir un insert de fixation 30, 35, tel qu'illustré aux figures 3 et 4. L'insert 30 comporte un corps cylindrique allongé 31, surmonté par une tête de fixation ou collerette de blocage 32. Cette tête de fixation a pour fonction de bloquer en position l'insert 30 lorsqu'il a été inséré à force dans un logement 20 d'un support 10. La tête de fixation 32 a un diamètre Φ supérieur au diamètre φ de la portion cylindrique 31 adjacente que la portion voisine du corps, afin de procurer cet effet de maintien par serrage lorsque l'insert est en position dans le logement correspondant du support. Le rapport Φ/φ est de préférence compris entre 1,1 et 1,3.
[0039] Le corps cylindrique 31 comprend un alésage cylindrique 34 ouvert du côté opposé à la tête de fixation 32. Cet alésage 34 est destiné à coopérer avec un élément d'assemblage pour la fixation du module électronique.
[0040] L'insert 30 peut être réalisé dans les mêmes matériaux qu'un clou d'adhérence tels un métal comme l'acier ou l'aluminium, il peut aussi être constitué en tout ou partie en matériau plastique.
[0041] La figure 4 présente un second mode de réalisation de l'insert 35. Cet insert présente deux différences avec le précédent. Le corps sensiblement cylindrique 31 comporte une zone amincie 36, de diamètre inférieur à celui du reste du corps cylindrique 31, disposée de façon adjacente à la tête de fixation 32. Cet amincissement renforce l'efficacité de l'ancrage de l'insert dans un logement 20. Il comporte aussi un pied 33, disposé du côté opposé à la tête de fixation et qui est agencé comme une extension amincie du corps. Le corps 11 du support et l'insert sont configurés de façon à ce que le pied 33 soit en saillie par rapport au corps, afin de procurer un appui pour le module électronique 60, tel qu'illustré à la figure 5. Cet agencement permet d'espacer le module 60 du corps 11, d'au minimum 1 mm.
[0042] II est à noter que l'on peut aisément obtenir le même écartement entre le module électronique et la surface libre 28 du support en utilisant un insert de fixation tel qu'illustré à la figure 3. Il suffit d'ajouter une rondelle d'épaisseur voulue entre la tête de l'élément d'assemblage et l'insert.
[0043] Dans l'exemple de la figure 5, l'insert 35 a, comme illustré à la figure 4, un diamètre non constant entre le pied et la tête, mais la portion adjacente à la tête 32 a un diamètre en retrait par rapport à la tête. Le diamètre externe de l'insert et le diamètre interne du logement 20 correspondant sont prévus de façon à procurer un ajustement serré. On obtient ainsi un bon maintien, malgré les nombreuses sollicitations mécaniques que l'ensemble doit subir. La figure 4 montre une portion d'étranglement 36, qui assure un maintien efficace de l'insert malgré les efforts axiaux importants tendant à expulser ce dernier du support en service.
[0044] Les inserts 30 sont prévus afin de coopérer avec un élément d'assemblage 50, coopérant par ailleurs avec le module électronique 60 dont la fixation doit être assurée. Dans ce mode de réalisation, tel qu'illustré à la figure 5, les éléments d'assemblage 50 sont des vis. Les vis sont prévues de façon à maintenir le module 60 en appui contre les pieds 33 des inserts 35 : la tête de la vis est en appui du côté extérieur du module, la tige de la vis étant maintenue dans l'ouverture cylindrique 34 par un filetage interne 37.
[0045] La figure 6 montre un module électronique fixé à la paroi interne 101 d'un pneumatique 100 au moyen d'un support et d'inserts conformes à l'invention. On aperçoit le bord périphérique 40 du support 10 sur lequel le module 60 est fixé. Dans cet exemple, l'ensemble est positionné dans la portion inférieure du flanc du pneumatique. Cette position, ainsi que l'orientation de l'ensemble, peuvent varier selon les mises en œuvre.
[0046] Les supports 10 sont de préférence constitués d'un mélange caoutchouteux unique. Cela facilite leur réalisation. Ce mélange présente un module d'allongement à 10 % au plus égal à celui de la paroi du pneumatique contre laquelle le support est destiné à être fixé. En d'autres termes, le support est plus souple que le mélange adjacent du pneumatique. A titre d'exemple, pour un module d'allongement à 10% du mélange interne du pneumatique égal à 2,2 MPa à 65°C, on choisira, pour le mélange caoutchouteux du support un mélange dont le module d'allongement est au plus égal à 2,2 MPa à 65°C. Pour une bonne endurance de l'assemblage, il convient que le module du mélange utilisé respecte cette valeur limite dans toute la plage des températures du pneumatique en roulage, typiquement entre 0 et 80 degrés Celsius. Le mélange peut être à base de caoutchouc naturel et/ou synthétique.
[0047] II est bien entendu aussi possible que les supports soient constitués de plusieurs couches de mélanges caoutchouteux. Dans ce cas, le mélange caoutchouteux de la surface de liaison a un module au plus égal à celui du mélange de la paroi du pneumatique.
[0048] Un pneumatique avion a été équipé d'un module électronique au moyen d'un support à quatre logements tel qu'illustré à la figure 1 et d'inserts de fixation tels qu'illustrés à la figure 4. Les éléments d'assemblage étaient des vis. Ce pneumatique a subi les tests usuels d'homologation sans que le module électronique ne soit ni arraché ni endommagé.
[0049] Enfin, l'invention ne se limite pas aux exemples préalablement décrits. On peut par exemple prévoir une pluralité de géométries pour le support et les inserts. Par ailleurs, le nombre d'inserts et d'éléments d'assemblage peut également varier selon les modes de réalisation, en particulier en fonction de la forme et des dimensions du module électronique.