FR2889153A1 - Dispositif aerodynamique pour les equipements de manutention portes par un vehicule routier de transport de marchandise - Google Patents

Dispositif aerodynamique pour les equipements de manutention portes par un vehicule routier de transport de marchandise Download PDF

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Abstract

L'invention décrit un dispositif aérodynamique destiné aux équipements de manutention . Quand ceux ci sont embarqués sur une unité routière de transport de marchandise, le dispositif permet de réduire la traînée aérodynamique du véhicule de transport. Le dispositif aérodynamique (2) est fixé sur le moyen de manutention (1), le tout est transporté par l'unité routière (3) . Cette dernière voit son Cx amélioré par l'élément présenté . Il en résulte, pour l'entité de transport, une baisse de consommation et de pollution lors des phases de transport à vitesse commerciale sans perte de surface de chargement et sans contrecarrer aux réglementations sur la longueur des unités routières de transport de marchandise .

Description

2889153 1
La présente invention décrit un dispositif aérodynamique pour les équipements de manutention destinés à être embarqué dans le porte-à-faux arrière d'un véhicule routier de transport de marchandise, procurant à ce dernier une réductions de la traînée dans l'air, et, en conséquence une diminution de la consommation en carburant en phase de transport.
La consommation de carburant des véhicules routiers constitue un facteur important de pollution atmosphérique. La réduction de celle ci est fortement liée une diminution du travail demandé au moteur pour effectuer le déplacement. Il apparaît que le facteur prépondérant à io vitesse commerciale de croisière constante sur sol plat est la traînée aérodynamique.
Cette traînée est due à la forme de l'ensemble (caractérisé par le Cx), à la surface frontale de l'ensemble (communément appelé S) ainsi qu'a la vitesse de déplacement de l'unité routière. La puissance que ce facteur de perte absorbe est proportionnelle au produit de S par le Cx par le cube de la vitesse du véhicule. A 85km/h, c'est prés de 60% du travail nécessaire au déplacement à vitesse constante sur sol plat qui est englouti par la traînée aérodynamique, chiffre pouvant atteindre 80% lors d'un vent violent opposé au déplacement du véhicule.
Pour réduire fortement les pertes aérodynamiques, ne pouvant diminuer ni la vitesse commerciale des véhicules pour des raisons de délai, ni la surface frontale pour garder une aptitude au chargement, le facteur Cx, reflet de la forme du véhicule, reste la meilleure voie pour obtenir un gain significatif.
Il en résulte que 3 points, équivalents en terme d'augmentation de la traînée aérodynamique, sont susceptibles d'être optimisé pour obtenir un Cx global favorable: - la forme de la face avant de l'unité routière qui pénètre dans l'air, et est due en grande partie à la 30 motrice, - la longueur de l'unité routière qui poursuit l'écoulement et donc génère frottements et turbulences, aussi bien du fait des faces, des roues que de l'espacement entre les divers morceaux qui composent l'assemblage de véhicule, 2889153 2 - la face arrière en charge de libérer l'espace à l'air sans engendrer, si possible, de turbulences.
La face avant des véhicules de transport a, depuis de nombreuses années, subit des modifications pour améliorer l'écoulement de l'air avec par exemple un déflecteur (FR 97 02604, EP 1 043 218, W085/01485), et fait l'objet de recherche d'efficacité aérodynamique par les constructeurs de motrice. La longueur des ensembles routiers commence à bénéficier d'améliorations (EP 309 611, GB 2 348 400, US 2005/0040637, US 6 644 720, W090/09303), mais pour l'instant plus io sur des véhicules de démonstration que sur les éléments du marché. La face arrière des véhicules de transports de marchandise est restée jusqu'à récemment sans grand intérêt. Le volume de chargement étant avant tout privilégié, l'extrémité arrière, perpendiculairement plate à l'axe du déplacement, avec ses arrêtes vives, génère une dépression et des turbulences importantes créant un effondrement du Cx. Cette perte d'efficacité aérodynamique est d'autant plus élevée que l'unité routière se destine à des transports de volumineux et fermés, ayant des planchers bas et des plafonds hauts.
La solution pour diminuer la valeur importante du Cx et serait de caréner la face arrière des unités routières de transport de marchandise. Les brevets W02004/056 642, US 6 485 087, US 6 799 791, US 6 666 498, US 6 854 788 décrivent différents types de carénages pouvant être installés à l'extrémité arrière de l'unité routière. La société Freight Wing Inc, Sammamish, WA (US) qui commercialise le brevet US 6 854 788 formé uniquement par des éléments aérodynamiques arrières simplistes et revendiquent pour ceux ci une réduction de consommation d'environ 1% à 65 mph (environ 104 km/h). Cependant, les connaissances actuelles de l'effet de traînée et des formes aérodynamiques, telles que décrites par R. M. Wood et S. X. S. BAUER (Solus, SAE 2003-01- 3377), induisent qu'au moins 30 % de la déperdition aérodynamique s'opèrent à ce niveau et qu'un gain d'au moins 10% du travail, et par conséquent du carburant et de la pollution atmosphérique, est imaginable par amélioration de la face arrière des unités de transport.
Mais la France diffère des USA par le fait que les dimensions, limités par la réglementation sont celles hors tout de la ou des carrosseries constituantes l'unité routière, et non la longueur uniquement 2889153 3 dévolue à la charge de l'unité de transport. L'adaptation de ces modules aérodynamiques entraînerait une prise en compte de ceux ci dans les dimensions totales et donc une perte significative de volume utile. Ainsi, en l'état actuel de la législation en France, il n'est pas économiquement intéressant d'équiper des unités routières standards de module aérodynamique d'extrémité arrière visant à réduire la consommation de carburant sur les transports routiers de marchandise.
Il est par contre possible, en vertu de la réglementation, d'équiper ces unités de transport d'équipement de manutention. De plus, placé io dans le porte-à-faux arrière du véhicule porteur, cet outil n'est pas pris en compte dans le calcul des dimensions maximales, et ne nécessite pas de subir les tests obligatoires des véhicules routiers supérieurs à 3.5 tonnes.
L'invention est donc un dispositif aérodynamique destiné aux équipements de manutention embarqués dans le porte-à-faux arrière d'unité routière de transport de marchandise. Cet appendice permet par sa forme, d'améliorer le Cx du véhicule porteur. Ainsi ce gain est obtenu tout en respectant la réglementation sur les longueurs des unités routières de transport de marchandise.
Tout équipement de manutention pouvant être logé dans l'empattement arrière d'un véhicule de transport de marchandise, dans le sens du déplacement de celui ci, est éligible à l'utilisation de l'invention. Le moyen de manutention apte à utiliser cet appendice aérodynamique peut aussi bien être indépendant du véhicule porteur que solidaire de celui ci. Ainsi, sont désignés en temps qu'utilisateurs potentiels de l'invention, tous chariots, élévateurs, hayons, rampes, diables, traîneaux, montes charges et grues.
Le déflecteur aérodynamique est composé d'une carrosserie rigides pouvant être d'un seul ou de plusieurs morceaux. Il est fixé par l'intermédiaire d'un ancrage apte à assurer la prise sur les moyens de manutentions, tel qu'un vissage, un serrage, un emmanchement, un clipsage. Si son intérêt premier est d'être plaqué ou à proximité de la carrosserie du véhicule porteur sans retenir de charge, il peut néanmoins suivant le besoin être munie soit de moyen de centrage, tel un système d'ergot de forme quelconque apte à s'insérer dans une forme compatible du véhicule routier porteur, pour éviter les mouvements parasites au Cx 2889153 4 de l'ensemble, soit de moyen d'ancrage, tel un crochet de profil quelconque apte à assurer une prise sur un élément de carrosserie du véhicule routier de transport afin de maintenir tout ou partie de la charge du moyen de manutention sur le véhicule porteur.
Afin d'avoir un maximum d'efficacité la forme de l'appendice aérodynamique peut être en contact avec la carrosserie, doit en effet avoir une forme similaire au profil du véhicule porteur dans le plan du contact, et s'y adapter au plus juste. Ce profil, dans la continuité de la carrosserie, aura donc s'il prolonge toutes les faces longitudinales, à io proximité de celle ci ou à son contact, la forme d'un quadrilatère. _Mais son profil, au fur et à mesure de l'éloignement de la carrosserie, tend a converger, vers un volume défini ou un point, dans l'espace balayé par le véhicule routier en phase de transport, et peut tendre vers d'autres formes. Ainsi, chaque face, située dans le prolongement des plans longitudinaux du véhicule routier porteur, peut être un plan. Dans ce cas l'angle optimum de fonctionnement sera obtenu lorsque le plan de l'appendice aura un angle entre 10 et 30 c avec le plan de la carrosserie qu'il profile. Chaque bord peut être toute forme se rapprochant d'un arc de cercle ayant un rayon compris entre 0.25 et 2 fois la dimension de contact de la face qu'il profile. Enfin il est possible de mixer l'élément en le faisant d'abord plan à proximité de la carrosserie et courbe à proximité de son bord de fuite. Ces exemples dit ouverts n'empêchent pas de concevoir un dispositif aérodynamique construit de manière à occulter complètement la face arrière du véhicule porteur, que cela soit avec l'aide du moyen de manutention ou non.
De même la forme aérodynamique peut être composée d'un ou plusieurs éléments, et n'officier que sur un, quelques-uns, ou la totalité des flux d'air venant des différentes parois. Ces flux d'airs, au nombre de 4 sont issus des 2 parois latérales, du toit et du soubassement du véhicule porteur.
L'appendice aérodynamique peut aussi être adaptable en taille par l'intermédiaire d'un système télescopique faisant coulisser la carrosserie sur une empreinte similaire de forme compatible. Ce système peut être avantageux pour conserver le bénéfice du Cx sur les carrosseries à hauteur variable par élévation du plafond. S'adapter à une telle 2889153 5 géométrie mobile sur lequel il est en continuité permettra d'optimiser le déplacement du véhicule porteur quelle que soit la charge.
Si ses dimensions optimum sont approximativement celle de la face arrière du véhicule porteur de l'équipement de manutention, l'appendice aérodynamique peut mesurer dans l'axe du déplacement du véhicule porteur, de 5 centimètres à 200 centimètres, en hauteur de 10 centimètres à 400 centimètres, et en largeur de 10 centimètres à 260 centimètres. Cependant, comme tout élément d'une unité routière, il est régit par les règles de cette dernière pour nombres de choix techniques.
io Ainsi, en France, en limitant sa longueur à 100 centimètres dans le sens du déplacement du porteur, l'appendice ne se verra pas dans les mêmes obligations concernant par exemple la signalisation ou le dispositif anti-encastrement.
Cet appendice aérodynamique peut être utilisé sur un chariot élévateur, motorisé ou non (fig. 1 à 4). La figure 1 montre l'utilisation du chariot (1) équipé de son dispositif aérodynamique (2), carrosserie rigide composée d'un seul élément située dans le prolongement des plans longitudinaux du véhicule routier porteur, se déplaçant à vide sur le sol (4) lors d'une opération de manutention à l'arrière du véhicule sur lequel il est transporté (3). La figure 2 montre le chariot (1) reposant sur le sol (4) en phase d'arrimage à l'unité routière (4) le transportant par insertion de sa fourche dans un dispositif adéquat. Le dispositif aérodynamique du chariot (2) s'applique le long de la carrosserie (3). Figure 3, le chariot (1) utilise son dispositif hydraulique pour s'élever du sol (4), s'installe en position de transport sur le véhicule porteur (3), et l'appendice aérodynamique (2) se retrouve en position d'efficacité maximum pour l'unité routière. La figure 4 montre l'unité routière (3) équipée de son chariot (1), ce dernier étant équipé de l'appendice aérodynamique (2) en position de transport. Cette figure montre ce que donne le déflecteur aérodynamique (fig. 4 (2)) ouvert avec une ligne de fuite de forme ovale. La forme de l'appendice aérodynamique peut être ouverte avec un bord de fuite ayant une forme proche du quadrilatère (Fig. 11) ou être complètement fermé.
Le dispositif aérodynamique peut aussi être appliqué à un équipement de manutention fixé au véhicule porteur comme par exemple un hayon élévateur ( Fig. 5 à 8). Figure 5, le plateau du hayon 2889153 6 (1) fixé à l'extrémité arrière véhicule porteur (3) et piloté via un système hydrolico-mécanique (5) repose au sol (4). L'appendice aérodynamique (2) est fixé sur le plateau du hayon (1) et n'entrave pas son utilisation. Figure 6, le plateau (1) du hayon est relevé jusqu'à être au niveau du plancher de la carrosserie du véhicule porteur (3) par le système de manoeuvre (5) et l'appendice aérodynamique (2), solidaire du plateau, s'élève en même temps que celui ci. Sur la figure 7, le hayon est installé en position de transport en s'appliquant à la carrosserie du véhicule porteur (3). Afin de conserver une position optimum en position de lo transport, l'appendice aérodynamique possède un ergot ( Fig. 5 (6), et Fig. 6 (6)) qui a pour fonction de centrer le moyen de manutention. Ce système d'ergot permet de conserver la position optimum de Cx, d'éviter que des mouvements de flexion de la partie haute du déflecteur(2) ne se désolidarise du porteur (3) sous l'effet des mouvements de carrosserie, le tout sans soutenir les masses du déflecteur et de l'équipement de manutention. La figure 8 montre une vue arrière de l'équipement de manutention (1) et de son déflecteur (2) maintenus en position de transport par le moyen de manoeuvre du hayon (3). Dans ce cas ci l'élément aérodynamique (fig.8 (2)) possède une ligne de fuite de la forme d'un quadrilatère et n'intervient que sur 3 flux d'air, celui supérieur et les deux latéraux.
L'appendice aérodynamique peut aussi équiper un équipement de manutention non spécifique comme un chariot (Fig. 9 et 10). Figure 9 un chariot à roulettes (1) est utilisé en manutention au sol (4). Il est équipé du dispositif aérodynamique (2), lequel possède des moyens de s'arrimer par crochets (7) sur la face arrière du véhicule porteur (3). Figure 8, le système chariot(1) déflecteur aérodynamique (2) est positionné en position de transport sur le véhicule porteur (3) par accrochage des moyens d'ancrages (7) à la carrosserie du véhicule porteur (3). Etant plus court que la face arrière du véhicule de transport, le chariot (1) et son équipement aérodynamique (2) possèdent un dispositif permettant d'adapter ses dimensions à celle du véhicule porteur (3).
La figure 11 montre un profil aérodynamique (2) ouvert et composé de plusieurs éléments de carrosseries, pourvu d'un système de coulissement télescopique (9) permettant d'adapter le dispositif a la hauteur de la face arrière de la carrosserie du véhicule porteur. Cette 2889153 7 même figure montre un bord de fuite (8) de forme assimilable à un quadrilatère Figure 12, une coupe de la figure 11 montre un profil possible de la coque aérodynamique (2) ainsi que les points d'applique (10) sur la s carrosserie du véhicule porteur. Dans le cas présent la forme est arrondie Afin d'améliorer l'écoulement arrière, il est possible dans le cas d'un appendice aérodynamique dit ouvert d'avoir un bord de fuite mon rectiligne, mais de forme sinusoïdale dans le plan de la ligne de fuite dont la période et l'amplitude, peuvent aller de 5 millimètres a 50 cm.
Ainsi les effets bénéfiques sur le plan aérodynamique sont améliorés tout comme ce qui en découle: la nuisance sonore.
De plus il peut être avantageux dans le cas de système dit ouvert de trouver un appoint d'air passant à l'intérieur de la forme aérodynamique pour réduire un peu plus la traînée. Une possibilité est d'utiliser le carénage sous remorque pour canaliser l'air sous véhicule vers le coeur de l'appendice aérodynamique du moyen de manutention, diminuant ainsi fortement la dépression engendrée, et donc l'énergie perdue. 25 30

Claims (2)

  1. 8 Revendications
    1-dispositif aérodynamique (2) pour équipement de manutention (1) permettant, quand celui ci est embarqué dans l'empattement arrière d'un véhicule routier de transport de marchandise (3), de réduire la traînée aérodynamique de l'ensemble en phase de transport, le dit dispositif: étant réalisé en matériau rigide, - se composant d'une carrosserie - se situant, en position de transport coté véhicule routier porteur io (3), dans le prolongement d'un des plans longitudinaux de celui ci - ayant une forme de carrosserie convergente vers un volume défini situé dans le volume ayant été balayé par le véhicule routier porteur (3) en phase de transport - ayant des contacts (10) avec la carrosserie du véhicule routier porteur - possédant des points de fixation apte à assurer la prise sur un élément spécifique de fixation sur l'équipement de manutention 2-dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il se situe, en position de transport, dans le prolongement de plusieurs plans longitudinaux du véhicule routier porteur (3).
    3- dispositif selon l'une des quelconques revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la convergence de la carrosserie (2) se fasse vers un point situé dans le volume ayant été balayé par le véhicule routier de transport en phase de déplacement 4- dispositif selon l'une des quelconques revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la taille de ce dispositif, en position de transport, dans l'axe de déplacement du véhicule routier porteur (3), mesure de 5 cm à 200 cm.
    5- dispositif selon l'une des quelconques revendications 1 à 4, 35 caractérisé en ce que la hauteur de ce dispositif en position de transport par le véhicule routier (3), mesure de 10 cm à 400 cm.
  2. 2889153 9 6- dispositif selon l'une des quelconques revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la largeur, c'est a dire la dimension, en position de transport, à la fois perpendiculaire à la hauteur et à l'axe de s déplacement du véhicule porteur (3), de ce dispositif, mesure de 10 cm à 260 cm.
    7- dispositif selon l'une des quelconques revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le profil de la carrosserie possèdent un aptitude io télescopique faisant coulisser la forme du déflecteur (2) dans un profil de forme similaire possédant une empreinte compatible au glissement (9), suivant un axe, d'une forme par rapport a l'autre 8- dispositif selon l'une des quelconques revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il possède un système d'ergot (6) de forme quelconque apte a s'insérer dans une forme compatible de la carrosserie du véhicule routier porteur (3) . 9- dispositif selon l'une des quelconques revendications 1 à 8, caractérisé en ce le dispositif possède un système de crochet (7) de profil quelconque apte à assurer une prise sur la carrosserie du véhicule routier porteur (3).
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