FR2859668A1 - Dispositif de reduction du battement d'un toit ouvrant d'un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de réduction du battement d'un toit (3) ouvrant d'un véhicule automobile (2).Ce dispositif comprend un élément filaire (1) positionné à l'extérieur du véhicule (2), sensiblement le long du bord amont (4) de l'ouverture (5) du toit ouvrant(3), par des moyens support (7, 8) reliés sur le véhicule (2), l'élément filaire (20) s'étend transversalement par rapport à une direction longitudinale (6) d'avance du véhicule (2), pour interférer avec l'écoulement de fluide gazeux le long du toit (3), alors que le véhicule (2) roule ce qui permet de réduire et/ou supprimer le battement.
Description
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DISPOSITIF DE RÉDUCTION DU BATTEMENT D'UN TOIT OUVRANT D'UN VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne de façon générale les toits ouvrants de véhicule automobile, et plus particulièrement, un dispositif pour de tels toits ouvrants, destiné à empêcher le phénomène de battement 5 à l'intérieur de l'habitacle du véhicule.
L'invention concerne également un procédé de réduction du battement pour un toit ouvrant d'un véhicule automobile.
On sait que lorsque l'écoulement d'un fluide (typiquement un gaz tel que de l'air) affleure une cavité ou ouverture, il se développe à l'interface une couche de mélange dans laquelle sont générés des oscillations et des tourbillons venant heurter le bord aval de l'ouverture.
De fortes pulsations apparaissent alors dans la cavité, lorsque la fréquence des instabilités est proche de la 20 fréquence de résonance de cette cavité.
Dans un véhicule automobile, ce phénomène se produit fréquemment en cas d'ouverture de toit ouvrant.
On appelle communément battement de toit ouvrant ces pulsations de pression qui sont très gênantes, voire dangereuses, pour le conducteur et les passagers du véhicule.
On a déjà proposé d'équiper les toits ouvrants de moyens pour remédier à ce phénomène de battement.
Une solution consiste à placer un déflecteur en amont de l'ouverture, de façon à repousser l'écoulement vers le haut et provoquer le recollement de l'écoulement après le bord aval, sur le pavillon du véhicule.
Diverses variantes de ce type de solution existent, jouant notamment sur les différentes formes ou positions du déflecteur (par exemple FR-A-2 774 038 ou US-A-5 671 970).
Une autre solution propose de contrôler les pulsations par un hautparleur délivrant un signal en opposition de phase avec la phase des pulsations, ceci en fonction de données provenant d'un microphone situé dans l'habitacle.
Dans EP-A-O 916 536, un dispositif permet de dévier périodiquement l'écoulement au dessus d'une cavité grâce notamment à des déflecteurs de formes variables, dont les oscillations sont pilotées correctement en phase, dans le sens opposé à la variation de pression dans la cavité.
FR-A-2 820 689 propose diverses méthodes pour décaler la fréquence naturelle de la couche de cisaillement du 30 fluide gazeux en circulation alors que le véhicule roule, afin qu'elle ne coïncide pas avec la fréquence de résonance dans l'habitacle.
Plusieurs des solutions précitées ne paraissent pas 5 appliquées, dans la pratique.
En outre, la solution de FR-A-2 774 038, actuellement appliquée, présente des difficultés de mise au point, le phénomène de battement étant très sensible à une faible variation de la position du déflecteur. Les dispersions de fabrication apportent une difficulté supplémentaire dans la définition d'une position optimale du déflecteur.
Le déflecteur étant placé à l'extérieur du véhicule, il est en outre soumis à des conditions climatiques diverses qui peuvent à la longue le détériorer.
De plus, étant placé dans l'écoulement extérieur du fluide gazeux, le déflecteur possède un sillage turbulent qui peut produire lui-même un bruit qui peut être gênant.
Enfin, l'esthétique du déflecteur peut également se 25 révéler un point critique dans la définition du style d'un nouveau véhicule. Sa présence est en effet visuellement intrusive.
Les solutions de contrôle actif (DE-A-197 42 741, EP-A-30 0 916 536), bien qu'apparemment efficaces, sont coûteuses à mettre en oeuvre et nécessitent des moyens électroniques augmentant la complexité de fabrication du toit ouvrant.
Enfin, les solutions proposées pour modifier la fréquence de la couche de cisaillement (telle que dans FR-A-2 820 689) ne paraissent pas applicables au vu des actionneurs (moyens d'entraînement du déflecteur) actuels. Le battement de toit ouvrant résultant d'un couplage très fort, les actionneurs utilisés doivent être très puissants. Ainsi, les actionneurs piézoélectriques paraissent délicats à utiliser, dès lors qu'ils fournissent des déplacements faibles; de plus, ces systèmes sont assez fragiles. Pour ce qui est du soufflage, outre sa difficulté de mise en oeuvre, il requiert une source d'air puissante qui réduit le volume de l'habitable.
L'invention propose au contraire une solution peu intrusive d'un point de vue esthétique, peu volumineuse, faisant appel à un principe mécanique simple et facile à mettre en oeuvre. Elle élimine efficacement le phénomène de battement, sans rajouter de bruit aérodynamique supplémentaire. Elle permet un réglage rapide et robuste du système anti-battement.
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif et un procédé de réduction de battement d'un toit ouvrant permettant de réduire et/ou de supprimer le phénomène de battement.
A cette fin, le dispositif de réduction du battement d'un toit ouvrant d'un véhicule automobile est caractérisé en ce qu'il comprend un élément filaire positionné à l'extérieur du véhicule, sensiblement le long du bord amont de l'ouverture du toit ouvrant, par des moyens support reliés sur le véhicule, l'élément filaire s'étendant transversalement par rapport à une direction longitudinale d'avance du véhicule, pour interférer avec l'écoulement de fluide gazeux le long du toit, alors que le véhicule roule et ainsi réduire et/ou supprimer le battement.
A cette fin également le procédé de réduction du battement pour un toit ouvrant d'un véhicule automobile est caractérisé en ce qu'on crée des turbulences dans la couche de l'écoulement gazeux qui existe le long du toit lorsque le véhicule roule, ces turbulences étant créées en équipant ce véhicule d'un élément filaire que l'on positionne à l'extérieur du véhicule, le long d'un bord amont de l'ouverture du toit ouvrant, transversalement par rapport à une direction longitudinale d'avance du véhicule, pour qu'il interfère avec l'écoulement de fluide gazeux le long du toit.
L'écoulement de fluide gazeux le long de l'ouverture du toit a une fréquence naturelle de résonance qui est génératrice de l'effet de battement. L'apparition de turbulences dans cet écoulement de fluide gazeux permet de modifier les caractéristiques de l'écoulement et ainsi d'éviter l'effet de résonance.
Du fait de son positionnement transversal par rapport au sens d'avance du véhicule et en amont de l'ouverture du toit ouvrant, l'élément filaire provoque un lâcher de turbulences à une fréquence bien précise qui réduit l'effet de battement.
Cette fréquence de lâcher des turbulences dépend principalement de la vitesse relative entre le véhicule et l'élément filaire et peut être déterminée en appliquant l'équation F * D / U = 0.2, où F est la fréquence de lâcher des turbulences dans la couche de l'écoulement gazeux; D est le diamètre de l'élément filaire; U est la vitesse de l'écoulement gazeux juste en amont de l'élément filaire.
On peut par exemple faire en sorte que l'élément filaire ait une section D inférieure à 5 mm et soit préférentiellement cylindrique de diamètre maximum D est inférieur à 2 millimètres.
De la même manière, le procédé selon l'invention peut être prévu pour que l'élément filaire ait une section cylindrique de diamètre D inférieur à 2 millimètres de façon à créer des turbulences de fréquences vibratoires supérieures à 2000 hertz lorsque la vitesse de l'écoulement gazeux par rapport au toit du véhicule est supérieure à 60 kilomètres / heure.
Le fait de créer des turbulences à une fréquence élevée (2000 Hertz) qui ne correspond pas aux fréquences de battement de la couche de cisaillement à 60 km / heure 30 permet d'éviter le phénomène de battement lié à l'entrée en résonance de la couche de l'écoulement gazeux.
En raison de la fréquence élevée des turbulences générées par l'élément filaire et du fait que ces turbulences sont des structures de faible énergie, elles restent inaudibles pour les passagers.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente un véhicule doté d'un toit ouvrant et du dispositif selon l'invention; la figure 2 représente une vue en perspective cavalière d'un toit ouvrant doté du dispositif selon l'invention; la figure 3 représente une vue en coupe d'un toit ouvrant doté du dispositif selon l'invention, en 20 position de rangement; La figure 4 représente une vue en coupe d'un toit ouvrant doté du dispositif selon l'invention, en position de sortie maximale.
Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif 1 de réduction du battement d'un toit 3 ouvrant d'un véhicule automobile et un procédé de réduction du battement pour un toit.
La figure 1 représente un véhicule 2 doté d'un toit 3 ouvrant ayant un ouverture 5. L'ouverture 5 du toit 3 peut être occultée par un panneau mobile de toit 13 monté glissant le long du toit 3. Le véhicule 2 avance selon une direction d'avance 6 représentée par un axe longitudinal allant de l'arrière vers l'avant du véhicule 2.
En amont de l'ouverture 5, c'est à dire le long du bord de l'ouverture se trouvant vers l'avant du véhicule 2 est disposé le dispositif 1 selon l'invention.
Le dispositif de réduction du battement 1 est représenté en détail sur la figure 2. L'ouverture 5 du toit ouvrant a une forme sensiblement rectangulaire et possède un bord amont 4 sensiblement perpendiculaire au sens d'avance du véhicule et disposé du côté de l'ouverture qui se trouve vers l'avant du véhicule 2. Le dispositif 1 comporte un élément filaire 20 positionné à l'extérieur du véhicule 2, le long du bord amont 4. Des moyens support 7, 8 reliés sur le véhicule 2, soutiennent l'élément filaire 20 qui a une section cylindrique de diamètre maximum D inférieure à 5 millimètres, sa longueur étant très grande par rapport à son diamètre, typiquement d'un facteur supérieur à 200 et inférieur à 400.
L'élément filaire 20 s'étend transversalement par rapport à la direction longitudinale 6 d'avance du véhicule 2 et parallèlement par rapport à la direction transversale il qui est sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale 6.
Comme expliqué précédemment, du fait de cette disposition particulière et de son diamètre l'élément filaire interfère avec l'écoulement de fluide gazeux le long du toit 3, alors que le véhicule 2 roule et réduit et/ou supprime l'effet de battement.
Les moyens support comportent des premier et second supports 7, 8 mobiles montés le long du bord amont 4 de l'ouverture 5 et sur des côtés opposés 9, 10 de ce bord 4. Ledit élément filaire 20 est maintenu tendu entre ces supports 7, 8 suivant la direction transversale 11.
Ces moyens support sont mobiles et adaptés pour déplacer l'élément filaire 20 entre une position de sortie maximale qui est représentée sur les figures 2 et 4, et une position de rangement qui est représentée sur la figure 3.
Dans la position de sortie maximale, l'élément filaire 20 interfère avec l'écoulement de fluide gazeux. Il est par exemple placé à quelques centimètres au dessus du niveau le plus haut de la tôle du toit à l'amont du toit ouvrant, par exemple 3 ou 4 centimètres au dessus du niveau du toit.
Dans la position de rangement, l'élément filaire 1 n'interfère plus avec ledit écoulement de fluide gazeux.
Les premier et second supports 7, 8 sont des bras télescopiques chaque bras comporte une série de brins qui sont emboîtés les uns dans les autres de façon télescopique.
Des moyens d'entraînement des moyens supports 7, 8, non représentés sur les figures sont préférentiellement utilisés pour faire varier la position des moyens supports. Ces moyens d'entraînement peuvent être des vérins ou des systèmes articulés reliés au mécanisme d'ouverture du toit. Ces moyens d'entraînement peuvent être utilisés pour faire varier la position de l'élément filaire en fonction de la vitesse d'avance du véhicule et/ou en fonction de la vitesse de l'écoulement de fluide par rapport à l'élément filaire et/ou en fonction de la position d'ouverture du toit ouvrant, c'est à dire selon la position du panneau mobile 13.
Sur la figure 2, l'ouverture du toit ouvrant est complètement dégagée et le panneau mobile 13 est translaté sur l'arrière du toit du véhicule 2. Dans cette configuration l'élément filaire 20 est en position de sortie maximale et les bras télescopiques sont allongés au maximum de leurs longueurs. Dans cette position une couche de turbulences est créée par l'élément filaire 20, face à l'ouverture 5 et empêche le phénomène de battement.
Les moyens d'entraînement peuvent également interférer avec l'élément filaire 1 pour en modifier la tension 30 et/ou la position par rapport au bord amont 4.
Chaque moyen support est relié en un point de liaison avec une extrémité de l'élément filaire.
Les moyens supports 7 et 8 étant mobiles entre eux et par rapport au véhicule, il est possible de tendre l'élément filaire 1 en écartant les points de liaisons l'un de l'autre, par changement de position des moyens supports.
La force de tension de l'élément filaire 1, est préférentiellement maximale lorsque l'élément filaire 1 est en position de sortie maximale et minimale ou nulle lorsque l'élément filaire 1 est en position de rangement.
Selon un mode préférentiel de réalisation représenté sur les figures 1 à 4, une cavité 12 est pratiquée le long du bord amont 4 de l'ouverture 5. Cette cavité 12 est orientée vers le haut du véhicule, et est adaptée pour recevoir l'élément filaire 1 lorsque le dispositif est en position de rangement comme représenté sur la figure 3.
Sur cette figure 3, les bras télescopiques 7 et 8 sont repliés et rangés dans la cavité 12 qui a la forme d'un profil en U d'axe longitudinal parallèle à la direction transversale 11. De cette façon l'élément filaire 1 est rangé sur toute sa longueur dans la cavité 12. La cavité 12 est placée dans une partie inférieure du toit du véhicule 2, proche de l'intérieur de l'habitacle. De cette façon, lorsque l'ouverture 5 du toit 3 est fermée, le panneau de toit 13 peut venir recouvrir la cavité 12, sur toute sa longueur, et ainsi abriter le dispositif selon l'invention.
La figure 4 représente le dispositif en position de sortie maximale. Le toit ouvrant est complètement ouvert, le panneau mobile est coulissé vers l'arrière du véhicule, la cavité 12 est complètement découverte et les bras télescopiques sont déployés.
Claims (11)
1. Dispositif (1) de réduction du battement d'un toit (3) ouvrant d'un véhicule automobile (2), caractérisé en ce qu'il comprend un élément filaire (20) positionné à l'extérieur du véhicule (2), sensiblement le long du bord amont (4) de l'ouverture (5) du toit ouvrant(3), par des moyens support (7, 8) reliés sur le véhicule (2), l'élément filaire (20) s'étendant transversalement par rapport à une direction longitudinale (6) d'avance du véhicule (2), pour interférer avec l'écoulement de fluide gazeux le long du toit (3), alors que le véhicule (2) roule et ainsi réduire et/ou supprimer le battement.
2. Dispositif (1) de réduction du battement d'un toit selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément filaire (20) a une section maximale de diamètre D inférieur à 5 millimètres.
3. Dispositif de réduction du battement d'un toit (3) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'élément filaire (20) a une section cylindrique de diamètre maximum D inférieur à 2 millimètres.
4. Dispositif de réduction du battement d'un toit (3) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens support comportent des premier et second supports (7, 8) mobiles montés le long du bord amont (4) de l'ouverture et sur des côtés opposés (9, 10) de ce bord (4), ledit élément filaire (20) étant tendu entre ces premier et second supports (7, 8) suivant une direction transversale (11) sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale (6).
5. Dispositif de réduction du battement d'un toit (3) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les moyens support sont mobiles et adaptés pour déplacer l'élément filaire (20) entre une position de sortie maximale dans laquelle l'élément filaire (20) interfère avec l'écoulement de fluide gazeux et une position de rangement dans laquelle l'élément filaire (1) n'interfère plus avec ledit écoulement.
6. Dispositif de réduction du battement d'un toit (3) selon la revendication 4 caractérisé en ce que les premier et second supports (7, 8) sont des bras télescopiques.
7. Dispositif de réduction du battement d'un toit (3) selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'entraînement des moyens supports (7, 8), pour faire varier la position des moyens supports.
8. Dispositif de réduction du battement d'un toit (3) selon la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens d'entraînement interfèrent avec l'élément filaire (20) pour en modifier la tension et/ou la position par rapport au bord amont (4).
9. Dispositif de réduction du battement d'un toit (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'une cavité (12) est pratiquée le long du bord amont (4) de l'ouverture (5), cette cavité (12) étant adaptée pour recevoir l'élément filaire (20) lorsque le dispositif est positionné dans une position de rangement.
10. Procédé de réduction du battement pour un toit (3) ouvrant d'un véhicule automobile (2), caractérisé en ce qu'on crée des turbulences dans la couche de l'écoulement gazeux qui existe le, long du toit lorsque le véhicule (2) roule, ces turbulences étant créées en équipant ce véhicule, d'un élément filaire (20) que l'on positionne à l'extérieur du véhicule, le long d'un bord amont (4) de l'ouverture (5) du toit (3) ouvrant, transversalement par rapport à une direction longitudinale (6) d'avance du véhicule (2), pour qu'il interfère avec l'écoulement de fluide gazeux le long du toit (3).
11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'on positionne l'élément filaire (20) qui a une section cylindrique de diamètre D inférieur à 2 millimètres de façon à créer des turbulences de fréquences vibratoires supérieures à 2000 hertz lorsque la vitesse de l'écoulement gazeux par rapport au toit du véhicule (2) est supérieure à 60 kilomètres / heure.
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