FR3060513A1 - Carrosserie a surface aerodynamique adaptable - Google Patents

Abstract

Organe de carrosserie (4) déformable destiné à être monté sur un véhicule comportant une peau (10) souple en matériau flexible, un moyen de déformation apte à déformer la peau (10). Le moyen de déformation comprend un actionneur piézoélectrique (20).

Description

CARROSSERIE A SURFACE AERODYNAMIQUE ADAPTABLE

L'invention concerne un dispositif pour véhicule destiné à compenser des perturbations provoquées par un vent latéral lorsque le véhicule roule.

Un véhicule qui subit un vent latéral est soumis à des écoulements d'air qui sont distribués de façon asymétrique par rapport à un plan de symétrie longitudinal du véhicule, entre le côté du véhicule qui est exposé au vent latéral, qui est nommé côté exposé, et le côté opposé, nommé côté abrité. Ces écoulements dissymétriques tendent à faire tourner le véhicule autour d'un axe vertical, et par là même à le faire dévier de sa trajectoire. Ces écoulements dissymétriques créent des différences de pressions qui s'exercent sur chaque côté latéral de la carrosserie du véhicule. Ces différences de pression de chaque côté du véhicule apparaissent en particulier au niveau des montants arrières du véhicule, c'est-àdire au niveau des parties du véhicule situées à l'intersection entre la face arrière et les côtés latéraux du véhicule. Cette différence de pression est d'autant plus élevée que ces montants arrière sont de forme courbe, et crée un couple de rotation suivant un axe vertical par rapport au véhicule qui génère la déviation du véhicule.

Pour contrer ce phénomène, il est connu de placer des volets qui comportent une position rétractée et une position déployée sur chacun des côtés du véhicule. Lorsque le véhicule circule sans vent latéral susceptible de faire dévier ledit véhicule de sa trajectoire, tous les volets sont en position rétractée de manière à ne pas créer une surface de prise au vent. En cas d'un vent latéral important faisant dévier le véhicule de sa trajectoire, le volet situé sur le côté exposé du véhicule est placé en position déployée de manière à offrir une surface de prise au vent. Le volet ainsi déployé crée un couple de rotation sur le véhicule opposé à celui créé par le vent latéral et stabilise le véhicule. Une telle solution est décrite dans le brevet EP0279790.

Il est par ailleurs connu de DE10214475 de modifier la forme de la carrosserie de manière à modifier les caractéristiques aérodynamiques du véhicule. La carrosserie est réalisée dans une peau souple qui est déformée à l'aide d'une partie mobile poussant sur ladite peau.

L'inconvénient de ces solutions est qu'en cas de présence d'un volet se déployant, celui-ci en position déployée dépasse du côté du véhicule. Il dégrade l'aérodynamisme du véhicule et augmente la consommation de carburant. De plus, il peut être facilement percuté par un objet situé en bord de route. Ces solutions nécessitent en outre des mécanismes complexes à insérer dans le véhicule.

L'objectif de l'invention est de remédier à ces inconvénients. En particulier, un des buts de l'invention est de proposer un moyen de contrer l'effet d'un vent latéral sur le véhicule réduisant les risques d'être percuté. Un autre but est de proposer un moyen contrant l'effet du vent latéral sans dégradé l'aérodynamisme du véhicule et dont le mécanisme soit facile à implanter dans un véhicule.

Ce but est atteint selon l'invention, grâce à un organe de carrosserie déformable destiné à être monté sur un véhicule, comportant une peau souple en matériau flexible et un moyen de déformation apte à déformer la peau, remarquable en ce que le moyen de déformation comprend un actionneur piézoélectrique.

Un tel moyen de déformation à l'avantage d'être de dimension faible et donc facile à installer sur un véhicule, sous l'élément de carrosserie déformable. Un autre avantage de l'actionneur piézoélectrique est sa rapidité de déplacement. La réactivité d'un tel système permet une modification plus rapide de la forme de la carrosserie en cas de détection d'un vent latéral. Un autre avantage de l'actionneur piézoélectrique est sa capacité de contrôler aisément son amplitude de déplacement permettant avantageusement de contrôler la déformation à réaliser sur la peau souple. Un autre avantage de l'actionneur piézoélectrique est la possibilité d'obtenir des déplacements très précis. De plus, la déformation de la peau souple permet de modifier les propriétés aérodynamiques de la surface de la carrosserie, notamment en modifiant l'écoulement de l'air le long de la surface de la peau souple, sans nécessité de partie se déployant en saillie importante par rapport à la surface de la carrosserie.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'actionneur piézoélectrique est un actionneur piézoélectrique amplifié ou un moteur piézoélectrique linéaire.

L'actionneur piézoélectrique amplifié ou le moteur piézoélectrique linéaire ont l'avantage de permettre des déplacements supérieurs à des actionneurs piézoélectriques directs formés par un empilement de composants piézoélectriques multicouches, et donc des déformations plus importantes de l'élément de carrosserie déformable.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la peau souple a une forme courbe dans une première position de déformation, et le moyen de déformation déforme la peau de manière à former une saillie créant une arête dans une deuxième position dudit l'élément de déformation.

Ainsi avantageusement, une forme courbe permet d'avoir une forme favorisant l'aérodynamisme du véhicule en absence de vent latéral, par exemple lorsque l'élément de carrosserie déformable forme la partie de la carrosserie du véhicule située sur chacun des montants arrières du véhicule, entre une lunette arrière et le flan latéral dudit véhicule, tout en limitant la déviation du véhicule en cas de vent latéral en faisant changer la forme de l'élément de carrosserie déformable de manière à modifier l'écoulement de l'air uniquement sur un seul des côtés du véhicule pour minimiser la dissymétrie de pression de l'air entre ces montants arrières. Le positionnement de cet élément de carrosserie sur le montant arrière est particulièrement intéressant car en cas de vent latéral, lorsque le véhicule roule en marche avant, un fort déséquilibre des pressions de l'air s'exerçant sur les deux montants arrière apparaît lorsque lesdits montants sont de forme courbe.

La modification de la forme de ces montants de manière à créer une arête permet d'obtenir un décollement plus efficace de l'écoulement de l'air le long de ces montants.

En modifiant la forme des montants sur les deux montants en même temps en cas de vent latéral, le déséquilibre des pressions de l'air s'exerçant sur les deux montants arrière est diminué, l'effet de lacet généré par le vent latéral est lui aussi diminué, et en limitant le risque de dégrader le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule. En modifiant la forme sur uniquement l'un des montants arrière, il est possible de contrer d'avantage le déséquilibre de pression sur la face arrière du véhicule et donc de diminuer d'avantage l'effet de lacet généré par le vent latéral. La prise au vent d'un tel système étant très faible, l'impact en termes de coefficient de pénétration est aussi faible.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moyen de déformation comprend plusieurs actionneurs piézoélectriques alignés dans une direction sensiblement perpendiculaire à leur déplacement de manière à déformer la peau le long d'une ligne parcourant au moins une partie de l'élément de carrosserie déformable.

Ainsi avantageusement, la déformation de la peau souple forme une ligne créant une arête dont la forme et les dimensions de la déformation le long de cette ligne peuvent être adaptées en fonction des situations en contrôlant de manière séparée chacun des actionneurs. Une meilleure adaptation de la forme de l'élément de carrosserie est ainsi possible pour optimiser l'effet aérodynamique à des situations très différentes.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les actionneurs piézoélectriques sont espacés d'une distance inférieure à cinq millimètres.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les actionneurs piézoélectriques sont espacés les uns des autres d'une distance supérieure à cinq millimètres.

L'invention porte aussi sur un véhicule comportant un organe de carrosserie tel que décrit précédemment.

Dans un mode de réalisation préféré, le véhicule comporte deux organes de carrosserie déformables tels que décrits précédemment, situés chacun sur un des montants arrière du véhicule.

L'impact aérodynamique du changement de la forme de la carrosserie sur les montants arrières, en particulier lorsque ces montants sont fortement inclinés vers l'avant du fait d'une lunette arrière elle-aussi fortement inclinée vers l'avant, est important. L'installation d'un tel dispositif à cet endroit du véhicule sera donc particulièrement efficace pour limiter les effets du vent latéral sur le véhicule sans dégrader le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le véhicule comporte deux capteurs de pression d'air chacun sur un flan latéral du véhicule, une unité de commande reliée à ces capteurs et actionnant les éléments de déformation en fonction des données reçues par lesdits capteurs à l'aide d'un algorithme.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :

La fig. 1 est une vue de dessus d'un véhicule montrant les zones de pression en cas de vent latéral.

La fig. 2 est une vue de trois quart arrière d'un véhicule comportant un organe de carrosserie suivant l'invention sans déformation.

La fig. 3 est une vue de trois quart arrière d'un véhicule comportant un organe de carrosserie suivant l'information avec une déformation.

La fig. 4a est	une	vue	suivant	la	section	A-A	de	l'organe	de	carrosserie	sans
déformation.
La fig. 4b est	une	vue	suivant	la	section	A-A	de	l'organe	de	carrosserie	avec
déformation.
La fig. 5 est	une	vue	suivant	la	section	A-A	de	l'organe	de	carrosserie	avec

déformation suivant une autre variante de réalisation.

La fig. 6 est une vue en perspective des actionneurs d'une autre variante de réalisation de l'invention.

Les dessins sont des représentations schématiques pour faciliter la compréhension de l'invention. Les composants ne sont pas forcément représentés à l'échelle. Les mêmes références correspondent aux mêmes composants d'une figure à l'autre.

La fig. 1 montre l'effet d'un vent latéral sur la répartition des pressions sur la carrosserie d'un véhicule 1 roulant en marche avant. La flèche V illustre la direction du vent relatif. Ce vent relatif V est de biais par rapport à un axe longitudinal X du véhicule, correspondant à la direction d'avancement du véhicule. Ce vent latéral crée des zones de dépression 2 et des zones de surpression 3 sur la carrosserie du véhicule 1. La répartition dissymétrique de ces zones 2 et 3 dévie le véhicule de sa trajectoire. En particulier, cette dissymétrie est prononcée le long des montants arrière du véhicule 1 lorsque ceux-ci ont une forme courbe avec une lunette arrière 5 de faible pente par rapport à l'horizontal, c'est-à-dire une lunette arrière 5 fortement inclinée vers l'avant du véhicule. Cette forme courbe des montants arrière est intéressante pour améliorer le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule 1 et permet d'améliorer l'esthétique du véhicule. A l'inverse, des montants arrière formant une arête permettent de diminuer cette dissymétrie des pressions sur la partie arrière du véhicule, mais augmente le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule 1.

Les fig. 2 et 3 montrent un véhicule 1 comportant un organe de carrosserie 4 suivant l'invention et qui forme le montant arrière du véhicule 1. L'organe de carrosserie 4 s'étend approximativement sur la hauteur du montant arrière, c'est-à-dire entre le bas et le haut de la lunette arrière 5, et s'étend en largeur entre la lunette arrière 5 et le flanc latéral du véhicule 1. Le véhicule 1 comporte un tel organe de carrosserie 4 sur chacun de ces deux montants arrière.

L'organe de carrosserie 4 comporte une peau souple 10 qui peut se déformer. Dans un premier état illustré en fig. 2, l'organe de carrosserie 4 est dans une position telle que la surface de la peau souple 10 suit la forme du montant arrière et crée une surface courbe. En fig. 3, l'organe de carrosserie 4 est dans une position telle que la surface de la peau souple 10 est déformée de manière à faire apparaître une arête 11 dans le sens de sa hauteur, c'est-à-dire dans une direction générale approximativement parallèle au bord latérale de la lunette arrière 5. Cette arête 11 permet de forcer le décollement de l'écoulement de l'air le long de la carrosserie au niveau du montant arrière, et ainsi de modifier la pression de l'air s'écoulant en partie arrière du véhicule 1. Lorsqu'un vent latéral est détecté, en déformant ces organes de carrosserie 4 de manière à créer une arête 11, la dissymétrie des pressions en partie arrière du véhicule est diminuée et la stabilité du véhicule lors du roulage avec un vent latéral est améliorée. En ne déformant que l'un des organes de carrosserie 4, et en particulier celui situé du côté du véhicule 1 situé du côté du vent, la stabilité du véhicule 1 lors du roulage avec un vent latéral est d'avantage améliorée. La peau souple 10 peut être réalisée par exemple en caoutchouc, matériau plastique souple ou à l'aide d'un tissu étanche souple. La longueur de l'arête 11 est fonction de la forme du véhicule 1. Elle pourra être choisie par exemple dans une plage entre trois cents millimètres et neuf cents millimètres.

Comme l'illustre les fig.4a et 4b, pour obtenir cette déformation, l'organe de carrosserie 4 comprend, en plus de la peau souple 10 formant la surface d'une partie de la carrosserie du véhicule 1, un moyen de déformation situé sous la peau souple 10. La peau souple 10 est fixée par ses bords sur des éléments 12 de carrosserie du véhicule, laissant la partie de la peau souple sous laquelle est situé l'élément de déformation libre. En fig. 4a et 4b, la peau souple 10 est fixée sur la face extérieure d'un élément 12 de carrosserie, c'est-à-dire sur la face de l'élément 12 de carrosserie orientée vers l'extérieur du véhicule. En variante, la peau souple 10 peut être fixée sur l'autre face de l'élément 12 de carrosserie. Le moyen de déformation comprend un actionneur 20 agissant sur la partie libre de la peau souple 10.

En fig. 4a, l'actionneur 20 est dans une position rétractée dans laquelle il ne déforme pas la peau souple 10. Dans cette position, l'actionneur 20 peut être disposé de manière à ce que la peau souple 10 s'appuie sur ledit actionneur 20 sans créer de saillie. Dans cette situation, la peau souple 10 forme une surface légèrement courbe. En fig. 4b, l'actionneur 20 est dans une position déployée dans laquelle il déforme la peau souple 10 de manière à ce que la déformation de ladite peau souple crée une partie en saillie, vers l'extérieur du véhicule 1. L'actionneur 20 illustré dans ces figures est un actionneur piézoélectrique de type moteur piézoélectrique linéaire. Il comporte une partie fixe 22 fixée à la structure du véhicule, et une partie mobile 21 se déplaçant par rapport à la partie fixe 22. Lorsque l'actionneur 20 est en position rétractée, la partie mobile 21 est dans une position dans laquelle elle ne déforme par la peau souple 10 comme illustré en fig. 4a. C'est-à-dire que la face extérieure de la peau souple 10, formant la surface extérieure de la carrosserie, forme une courbe simple, sans saillie. Lorsque l'actionneur 20 est en position déployée comme illustré en fig. 4b, la partie mobile 21 est déplacée en direction de l'extérieur du véhicule 1 et pousse contre la face de la paroi souple 10 opposée à la face extérieure, que l'on nommera face intérieure. Cette action déforme la paroi souple 10 et crée une saillie sur la face extérieure de la paroi souple 10. Cette saillie peut avoir la forme d'une arête 11 déformant la peau souple sur une ligne. Pour obtenir une telle arête 11 avec un seul actionneur 20, une pièce déplacée par l'actionneur 20 et de forme longiligne peut être placée entre la partie mobile 21 de l'actionneur 20 et la peau souple 10.

Par exemple, la courbure de la peau souple 10, lorsque l'actionneur 20 est en position rétracté, peut être d'environ cents millimètres, et l'actionneur 20 est dimensionné pour que lorsqu'il est en position déployée, il crée une partie en saillie avec un rayon de courbure de deux millimètres.

En fig. 4a et 4b, l'extrémité de la partie mobile 21 appuyant sur la peau souple 10 forme une surface sensiblement parallèle à la face extérieure de la peau souple 10. En variante, l'extrémité de la partie mobile 21 appuyant sur la peau souple 10 pour déformer ladite peau souple 10 forme une surface en biais par rapport à la face extérieure de ladite peau souple 10 lorsque ladite peau souple 10 n'est pas déformée. La fig. 5 illustre cette variante dans une position déployée du moyen de déformation. La forme de la saillie peut ainsi être adaptée en fonction des véhicules en modifiant la forme de l'extrémité de la partie mobile 21 appuyant sur la peau souple 10. D'autres formes de l'extrémité de la partie mobile 21 peuvent être utilisées, comme par exemple une forme arrondie concave ou convexe.

De même, si une pièce longiligne est installée entre la partie mobile 21 et la peau souple 10, la forme de l'arête créée par le déploiement de l'actionneur sera fonction de la forme de ladite pièce longiligne.

La fig. 6 illustre une autre variante de réalisation dans laquelle l'élément de déformation comporte plusieurs actionneurs 20 alignés avec une faible distance entre eux, c'est-à-dire que deux parties mobiles 21 sont écartés de moins de 5 millimètres par exemple. En déplaçant les parties mobiles 21 de chaque actionneur 20, la peau souple 10 (non illustrée en fig. 6) est déformée le long d'une ligne et forme ainsi une arête comme illustrée en fig. 3. Cette disposition permet de modifier la hauteur de l'arête le long de sa longueur en choisissant des déplacements différents pour chaque partie mobile 21.

Dans une autre variante non illustrée, les actionneurs 20 peuvent être disposés de manière plus écartés les uns des autres de sorte à ne pas créer une seule arête continue par déformation de la peau souple 10 lorsqu'ils sont tous en position déployée, mais plusieurs saillies, alignées ou non, réparties sur la peau souple 10.

En variante de réalisation, d'autres types d'actionneur 20 piézoélectrique peuvent être utilisés, comme par exemple des actionneurs piézoélectriques amplifiés

Afin de contrôler les actionneurs, le véhicule 1 comporte des capteurs de pression de l'air sur sa carrosserie. Ces capteurs sont reliés à une unité de commande qui active les actionneurs en fonction des données reçues par lesdits capteurs, à l'aide d'un algorithme approprié. De tels algorithmes sont connus de l'homme du métier.

Par exemple, le véhicule 1 peut comprendre quatre capteurs, un premier capteur de pression d'air situé sur un premier flan latéral du véhicule à proximité de l'avant du véhicule 1, un second capteur de pression d'air situé sur le premier flan latéral à proximité de l'arrière du véhicule, un troisième capteur de pression d'air situé sur le deuxième flan latéral du véhicule 1 à proximité de l'avant du véhicule et un quatrième capteur de pression d'air situé sur le deuxième flan latéral à proximité de l'arrière du véhicule 1. En plaçant ainsi des capteurs à proximité des quatre coins du véhicule 1, il est possible d'évaluer de manière pertinente l'intensité d'un vent latéral par rapport au véhicule, et de définir de manière plus précise la déformation à provoquer sur la peau souple 10.

En variante non illustrée, l'organe de carrosserie 4 peut comporter une structure sur laquelle est fixée la peau souple 10, la structure s'installant ensuite dans un emplacement sur la caisse du véhicule 1 et étant configurée de manière à ce que la peau souple 10 soit dans la continuité de la carrosserie du véhicule située autour d'elle. L'actionneur 20 est alors fixé sur ladite structure.

Des organes de carrosserie 4 peuvent être appliqués à d'autres parties de la carrosserie du véhicule pour contrer les effets d'un vent latéral et/ou pour optimiser l'aérodynamisme du véhicule en vue de favoriser son coefficient de pénétration dans l'air, et donc de diminuer les consommations de carburant. Par exemple, de tels organes de carrosserie 4 peuvent être positionnés sur les montants avant de parebrise d'un véhicule ou encore sur les angles des parechocs avant ou arrière.

Le déploiement de l'élément de déformation peut se faire aussi en fonction d'autres paramètres du véhicule, comme par exemple en fonction de la vitesse de roulage dudit véhicule.

Claims (9)

1/ Organe de carrosserie (4) déformable destiné à être monté sur un véhicule (1) comportant une peau (10) souple en matériau flexible et un moyen de déformation apte à

5 déformer la peau (10), caractérisée en ce que le moyen de déformation comprend un actionneur piézoélectrique (20).

2/ Organe de carrosserie (4) suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'actionneur piézoélectrique (20) est un actionneur piézoélectrique amplifié ou un moteur

10 piézoélectrique linéaire.

3/ Organe de carrosserie (4) suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la peau souple (10) a une forme courbe dans une première position de l'élément de déformation (20), et le moyen de déformation (20) déforme la peau de manière à former

15 une saillie (11) créant une arête dans une deuxième position dudit l'élément de déformation.

4/ Organe de carrosserie (4) suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen de déformation (20) comprend plusieurs actionneurs piézoélectriques (201,

20 202, 203, 204) alignés dans une direction sensiblement perpendiculaire à leur déplacement de manière à déformer la peau le long d'une ligne parcourant au moins une partie de l'élément de carrosserie déformable.

5/ Organe de carrosserie (4) suivant la revendication précédente caractérisé en ce que les

25 actionneurs piézoélectriques (201, 202, 203, 204) sont espacés d'une distance inférieure à cinq millimètres.

6/ Organe de carrosserie (4) suivant l'une des revendications de 1 à 3 caractérisé en ce que qu'il comporte plusieurs actionneurs piézoélectriques (201, 202, 203, 204) espacés les uns des autres d'une distance supérieure à cinq millimètres.

5

7/ Véhicule comportant un organe de carrosserie (4) suivant l'une des revendications de 1 à 6.

8/ Véhicule (1) comportant deux organes de carrosserie (4) suivant l'une des revendications de 1 à 6, situés chacun sur un des montants arrière du véhicule (1).

.0

9/Véhicule suivant l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce qu'il comporte deux capteurs de pression d'air chacun sur un flan latéral du véhicule et une unité de commande reliée à ces capteurs et actionnant les éléments de déformation en fonction des données reçues par lesdits capteurs à l'aide d'un algorithme.