FR3060513B1 - 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 perturbationsprovoquées par un vent latéral lorsque le véhicule roule.

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

Pour contrer ce phénomène, il est connu de placer des volets qui comportent une positionrétractée et une position déployée sur chacun des côtés du véhicule. Lorsque le véhiculecircule sans vent latéral susceptible de faire dévier ledit véhicule de sa trajectoire, tous lesvolets 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 situésur le côté exposé du véhicule est placé en position déployée de manière à offrir unesurface de prise au vent. Le volet ainsi déployé crée un couple de rotation sur le véhiculeopposé à celui créé par le vent latéral et stabilise le véhicule. Une telle solution est décritedans le brevet EP0279790.

Il est par ailleurs connu de DE10214475 de modifier la forme de la carrosserie de manièreà modifier les caractéristiques aérodynamiques du véhicule. La carrosserie est réaliséedans une peau souple qui est déformée à l'aide d'une partie mobile poussant sur laditepeau. L'inconvénient de ces solutions est qu'en cas de présence d'un volet se déployant, celui-cien position déployée dépasse du côté du véhicule. Il dégrade l'aérodynamisme duvéhicule et augmente la consommation de carburant. De plus, il peut être facilementpercuté par un objet situé en bord de route. Ces solutions nécessitent en outre desmécanismes complexes à insérer dans le véhicule. L'objectif de l'invention est de remédier à ces inconvénients. En particulier, un des buts del'invention est de proposer un moyen de contrer l'effet d'un vent latéral sur le véhiculeréduisant les risques d'être percuté. Un autre but est de proposer un moyen contrantl'effet du vent latéral sans dégradé l'aérodynamisme du véhicule et dont le mécanisme soitfacile à implanter dans un véhicule.

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

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

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'actionneur piézoélectrique est unactionneur piézoélectrique amplifié ou un moteur piézoélectrique linéaire. L'actionneur piézoélectrique amplifié ou le moteur piézoélectrique linéaire ont l'avantagede permettre des déplacements supérieurs à des actionneurs piézoélectriques directs formés par un empilement de composants piézoélectriques multicouches, et donc desdéformations plus importantes de l'élément de carrosserie déformable.

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

Ainsi avantageusement, une forme courbe permet d'avoir une forme favorisantl'aérodynamisme du véhicule en absence de vent latéral, par exemple lorsque l'élément decarrosserie déformable forme la partie de la carrosserie du véhicule située sur chacun desmontants 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 formede l'élément de carrosserie déformable de manière à modifier l'écoulement de l'airuniquement sur un seul des côtés du véhicule pour minimiser la dissymétrie de pressionde l'air entre ces montants arrières. Le positionnement de cet élément de carrosserie sur lemontant arrière est particulièrement intéressant car en cas de vent latéral, lorsque levéhicule roule en marche avant, un fort déséquilibre des pressions de l'air s'exerçant surles 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 permetd'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 ventlatéral, le déséquilibre des pressions de l'air s'exerçant sur les deux montants arrière estdiminué, l'effet de lacet généré par le vent latéral est lui aussi diminué, et en limitant lerisque de dégrader le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule. En modifiant laforme sur uniquement l'un des montants arrière, il est possible de contrer d'avantage ledéséquilibre de pression sur la face arrière du véhicule et donc de diminuer d'avantagel'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 comprendplusieurs actionneurs piézoélectriques alignés dans une direction sensiblementperpendiculaire à leur déplacement de manière à déformer la peau le long d'une ligneparcourant au moins une partie de l'élément de carrosserie déformable.

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

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

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les actionneurs piézoélectriques sontespacés 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 décritprécédemment.

Dans un mode de réalisation préféré, le véhicule comporte deux organes de carrosseriedéformables tels que décrits précédemment, situés chacun sur un des montants arrière duvéhicule. L'impact aérodynamique du changement de la forme de la carrosserie sur les montantsarrières, en particulier lorsque ces montants sont fortement inclinés vers l'avant du faitd'une lunette arrière elle-aussi fortement inclinée vers l'avant, est important. L'installationd'un tel dispositif à cet endroit du véhicule sera donc particulièrement efficace pour limiterles effets du vent latéral sur le véhicule sans dégrader le coefficient de pénétration dansl'air du véhicule.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le véhicule comporte deux capteurs depression d'air chacun sur un flan latéral du véhicule, une unité de commande reliée à cescapteurs et actionnant les éléments de déformation en fonction des données reçues parlesdits capteurs à l'aide d'un algorithme. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnéeuniquement 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 casde vent latéral.

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

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

La fig. 4a est une vue suivant la section A-A de l'organe de carrosserie sansdéformation.

La fig. 4b est une vue suivant la section A-A de l'organe de carrosserie avecdéformation.

La fig. 5 est une vue suivant la section A-A de l'organe de carrosserie avecdéformation suivant une autre variante de réalisation.

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

Les dessins sont des représentations schématiques pour faciliter la compréhension del'invention. Les composants ne sont pas forcément représentés à l'échelle. Les mêmesréférences 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 carrosseried'un véhicule 1 roulant en marche avant. La flèche V illustre la direction du vent relatif. Cevent relatif V est de biais par rapport à un axe longitudinal X du véhicule, correspondant àla direction d'avancement du véhicule. Ce vent latéral crée des zones de dépression 2 etdes zones de surpression 3 sur la carrosserie du véhicule 1. La répartition dissymétrique deces zones 2 et 3 dévie le véhicule de sa trajectoire. En particulier, cette dissymétrie estprononcée le long des montants arrière du véhicule 1 lorsque ceux-ci ont une formecourbe avec une lunette arrière 5 de faible pente par rapport à l'horizontal, c'est-à-direune lunette arrière 5 fortement inclinée vers l'avant du véhicule. Cette forme courbe desmontants arrière est intéressante pour améliorer le coefficient de pénétration dans l'air duvéhicule 1 et permet d'améliorer l'esthétique du véhicule. A l'inverse, des montants arrièreformant une arête permettent de diminuer cette dissymétrie des pressions sur la partiearrière 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 suivantl'invention et qui forme le montant arrière du véhicule 1. L'organe de carrosserie 4 s'étendapproximativement sur la hauteur du montant arrière, c'est-à-dire entre le bas et le hautde la lunette arrière 5, et s'étend en largeur entre la lunette arrière 5 et le flanc latéral duvéhicule 1. Le véhicule 1 comporte un tel organe de carrosserie 4 sur chacun de ces deuxmontants arrière. L'organe de carrosserie 4 comporte une peau souple 10 qui peut se déformer. Dans unpremier état illustré en fig. 2, l'organe de carrosserie 4 est dans une position telle que lasurface 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 peausouple 10 est déformée de manière à faire apparaître une arête 11 dans le sens de sahauteur, c'est-à-dire dans une direction générale approximativement parallèle au bordlatérale de la lunette arrière 5. Cette arête 11 permet de forcer le décollement del'écoulement de l'air le long de la carrosserie au niveau du montant arrière, et ainsi demodifier la pression de l'air s'écoulant en partie arrière du véhicule 1. Lorsqu'un ventlatéral est détecté, en déformant ces organes de carrosserie 4 de manière à créer unearête 11, la dissymétrie des pressions en partie arrière du véhicule est diminuée et lastabilité du véhicule lors du roulage avec un vent latéral est améliorée. En ne déformantque l'un des organes de carrosserie 4, et en particulier celui situé du côté du véhicule 1situé du côté du vent, la stabilité du véhicule 1 lors du roulage avec un vent latéral estd'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 11est fonction de la forme du véhicule 1. Elle pourra être choisie par exemple dans une plageentre trois cents millimètres et neuf cents millimètres.

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

En fig. 4a, l'actionneur 20 est dans une position rétractée dans laquelle il ne déforme pasla peau souple 10. Dans cette position, l'actionneur 20 peut être disposé de manière à ceque la peau souple 10 s'appuie sur ledit actionneur 20 sans créer de saillie. Dans cettesituation, 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 10de manière à ce que la déformation de ladite peau souple crée une partie en saillie, versl'extérieur du véhicule 1. L'actionneur 20 illustré dans ces figures est un actionneurpiézoélectrique de type moteur piézoélectrique linéaire. Il comporte une partie fixe 22fixée à la structure du véhicule, et une partie mobile 21 se déplaçant par rapport à la partiefixe 22. Lorsque l'actionneur 20 est en position rétractée, la partie mobile 21 est dans uneposition 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 lacarrosserie, forme une courbe simple, sans saillie. Lorsque l'actionneur 20 est en positiondéployée comme illustré en fig. 4b, la partie mobile 21 est déplacée en direction del'extérieur du véhicule 1 et pousse contre la face de la paroi souple 10 opposée à la faceextérieure, que l'on nommera face intérieure. Cette action déforme la paroi souple 10 etcrée une saillie sur la face extérieure de la paroi souple 10. Cette saillie peut avoir la formed'une arête 11 déformant la peau souple sur une ligne. Pour obtenir une telle arête 11avec un seul actionneur 20, une pièce déplacée par l'actionneur 20 et de forme longilignepeut 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 positionrétracté, peut être d'environ cents millimètres, et l'actionneur 20 est dimensionné pourque lorsqu'il est en position déployée, il crée une partie en saillie avec un rayon decourbure de deux millimètres.

En fig. 4a et 4b, l'extrémité de la partie mobile 21 appuyant sur la peau souple 10 formeune 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 laditepeau souple 10 forme une surface en biais par rapport à la face extérieure de ladite peausouple 10 lorsque ladite peau souple 10 n'est pas déformée. La fig. 5 illustre cette variantedans une position déployée du moyen de déformation. La forme de la saillie peut ainsiêtre adaptée en fonction des véhicules en modifiant la forme de l'extrémité de la partiemobile 21 appuyant sur la peau souple 10. D'autres formes de l'extrémité de la partiemobile 21 peuvent être utilisées, comme par exemple une forme arrondie concave ouconvexe.

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

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

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

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

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

Par exemple, le véhicule 1 peut comprendre quatre capteurs, un premier capteur depression d'air situé sur un premier flan latéral du véhicule à proximité de l'avant duvéhicule 1, un second capteur de pression d'air situé sur le premier flan latéral à proximitéde l'arrière du véhicule, un troisième capteur de pression d'air situé sur le deuxième flanlatéral du véhicule 1 à proximité de l'avant du véhicule et un quatrième capteur depression d'air situé sur le deuxième flan latéral à proximité de l'arrière du véhicule 1. Enplaçant ainsi des capteurs à proximité des quatre coins du véhicule 1, il est possibled'évaluer de manière pertinente l'intensité d'un vent latéral par rapport au véhicule, et dedéfinir 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 surlaquelle 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 soitdans la continuité de la carrosserie du véhicule située autour d'elle. L'actionneur 20 estalors fixé sur ladite structure.

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

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

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1/Véhicule (1) caractérisé en ce qu'il comporte deux organes de carrosserie (4) déformablesitués chacun sur un des montants arrière du véhicule (1), chaque organe de carrosserie (4)comportant une peau (10) souple en matériau flexible et un moyen de déformationcomprenant un actionneur piézoélectrique (20) apte à déformer la peau (10) 2/Véhicule (1) suivant la revendication 1 caractérisé l'actionneur piézoélectrique (20) est unactionneur piézoélectrique amplifié ou un moteur piézoélectrique linéaire. 3/ Véhicule (1) suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la peausouple (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 une saillie (11)créant une arête dans une deuxième position dudit l'élément de déformation. 4/Véhicule (1) suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyende déformation (20) comprend plusieurs actionneurs piézoélectriques (201, 202, 203, 204)alignés dans une direction sensiblement perpendiculaire à leur déplacement de manière àdéformer la peau le long d'une ligne parcourant au moins une partie de l'élément decarrosserie déformable. 5/ Véhicule (1) suivant la revendication précédente caractérisé en ce que les actionneurspiézoélectriques (201, 202, 203, 204) sont espacés d'une distance inférieure à cinqmillimètres. 6/Véhicule (1) suivant l'une des revendications de 1 à 3 caractérisé en ce que qu'il comporteplusieurs actionneurs piézoélectriques (201, 202, 203, 204) espacés les uns des autres d'unedistance supérieure à cinq millimètres. 7/ Véhicule (1) suivant l'une précédentes caractérisé en ce qu'il comporte deux capteurs depression d'air chacun sur un flan latéral du véhicule et une unité de commande reliée à cescapteurs et actionnant les éléments de déformation en fonction des données reçues parlesdits capteurs à l'aide d'un algorithme.