FR3078921A1 - Pale aerodynamique pour habillage de roue de vehicule - Google Patents

Pale aerodynamique pour habillage de roue de vehicule Download PDF

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Abstract

L'invention porte sur un dispositif aérodynamique destiné à être monté sur une face extérieure de roue de véhicule automobile. Ce dispositif aérodynamique comprend au moins une pale (5) qui s'étend, lorsque le dispositif est en position de montage, radialement avec un bord d'attaque (17), un bord de fuite (19), une face extérieure (21), et une face intérieure (23) qui est opposée à la face extérieure (21) et présente en outre des stries (25) perpendiculaires à au moins un des bords d'attaque (17) et de fuite (19).

Description

PALE AERODYNAMIQUE POUR HABILLAGE DE ROUE DE VEHICULE
L’invention a trait au domaine des roues des véhicules automobiles, et plus particulièrement aux enjoliveurs de roue.
La plupart des roues de véhicule comprennent une jante, un voile muni d’ajourages radiaux et solidarisé à la jante, et un enjoliveur masquant le voile et généralement fixé à la jante.
Les enjoliveurs dits « standards >>, également appelés « chapeaux de roue >>, équipent généralement les véhicules d’entrée de gamme. Ils sont essentiellement destinés à habiller l’extérieur des roues dépourvues de style et ne présentent pas de caractéristiques aérodynamiques optimales. En outre, bien qu’ayant de nombreux et imposants passages d’air permettant un bon refroidissement des moyens de freinage couplés à la jante de roue associée, ces enjoliveurs standards ne présentent pas d’effet aérodynamique notoire, en ce que la traînée formée par les turbulences autour de la roue n’est pas sensiblement réduite.
A l’inverse d’autres enjoliveurs plus élaborés, dits « aérodynamiques >>, présentent en général des passages d’air de petites surfaces qui permettent seulement un faible passage d’air vers les moyens de freinage, ce qui a par conséquent une incidence négative sur le refroidissement de ces derniers.
Toujours dans le but d’améliorer encore plus l’aérodynamisme, il a été proposé, d’équiper les roues d’enjoliveurs aérodynamiques perfectionnés. Tel est notamment le cas dans le document de brevet publié FR 3 011 769 A1 qui divulgue une roue et un enjoliveur avec des pales. La roue présente une jante cylindrique et un voile avec des ajourages radiaux formés par des rayons disposés radialement entre le moyeu central et le bord périphérique de la jante. L'enjoliveur présente également des ajourages radiaux, formés par des pales présentant en particulier une section à profil spécifique, aérodynamique, en « aile d’avion, qui sont disposées radialement entre la partie centrale de l'enjoliveur et son bord périphérique. Cette disposition permet aux pales d'enjoliveur de dévier le flux d'air latéral de manière indirecte et de le canaliser au travers des ajourages radiaux du voile de la roue. Toutefois, bien que les caractéristiques aérodynamiques de ces enjoliveurs perfectionnés dits également « à effet turbine >> ou « enjoliveurs turbine >>, soient optimales et permettent notamment une réduction de la traînée aérodynamique et un gain en CO2, les ajourages radiaux du voile ne présentent pas une surface optimale et limitent de fait le flux d'air apte à refroidir les freins du véhicule. Par ailleurs, du fait de leur technicité, ces enjoliveurs présentent un visuel qui est généralement peu attrayant.
Afin d’améliorer cette situation, les roues peuvent être équipées d’enjoliveurs à pièces rapportées appelées « inserts ». En ce sens, le document brevet publié EP 3 153 328 A1 divulgue des inserts turbine pouvant être montés sur une roue de véhicule automobile. La roue comprend classiquement une jante, un moyeu et une structure à rayons qui forme un voile reliant le moyeu à la jante et définissant des ajourages radiaux de large dimension. Chaque ajourage de la roue est équipé d’un insert turbine comprenant deux pales aérodynamiques de section transversale et à profil « d’aile d’avion ». Ces pales sont sensiblement radiales et orientées pour déplacer l’air d’un côté de la roue vers l’autre côté de la roue lors de la rotation de cette dernière. Ces enjoliveurs à pièces rapportées permettent d’allier l’efficacité aérodynamique des enjoliveurs turbine précédents mais avec une plus grande ventilation des systèmes de freinage et également une plus grande attractivité visuelle une fois fixés sur les roues. Toutefois, ces inserts turbines étant généralement fabriqués par injection par moulage de matière plastique, comme par exemple en polyamide, présentent des limitations d’épaisseur et, partant, de largeur des pales. Ceci a pour effet de limiter la réduction de la traînée aérodynamique et le gain en CO2 et donc de limiter en un certain point l’effet aérodynamique de ces inserts turbine. De plus, le fait que les pales des inserts turbine tournent avec la roue sur laquelle elles sont montées tend à provoquer des instabilités d’écoulement qui impactent aussi à l’aérodynamisme du véhicule.
L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de fournir un enjoliveur turbine à pales ou un enjoliveur à pièces rapportées de type insert turbine également à pales, pour roue de véhicule automobile, qui permette d’optimiser la traînée du véhicule et le gain en CO2 tout en ayant une forme attractive et modulable.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif aérodynamique destiné à être monté sur une face extérieure de roue de véhicule automobile, comprenant au moins une pale s’étendant, lorsque le dispositif est en position de montage, radialement avec un bord d’attaque, un bord de fuite, une face extérieure et une face intérieure opposée à la face extérieure ; remarquable en ce que la face intérieure présente des stries perpendiculaires à au moins un des bords d’attaque et de fuite.
Selon un mode avantageux de l’invention, la face extérieure de la pale ou de chacune des pales est bombée et convexe, et/ou la face intérieure de ladite pale est plane, convexe ou concave. Les notions de convexité et de concavité sont à comprendre depuis un point de vue extérieur à la pale.
Avantageusement la pale ou chacune des pales a un profil en aile d’avion, préférentiellement de type CLARK Y. Par profil d’aile d’avion, on entend un profil dissymétrique susceptible d’accélérer le fluide davantage le long d’une des deux faces aérodynamiques de manière à générer, par la différence de pression qui en résulte, une portance.
Selon un mode avantageux de l’invention, les stries de la pale ou de chacune des pales forment des rainures généralement parallèles les unes aux autres.
Selon un mode avantageux de l’invention, la pale ou chacune des pales est en matériau plastique et présente une épaisseur de matière maximale, mesurée au fond des rainures, qui est inférieure ou égale à 3.3mm.
Selon un mode avantageux de l’invention, les rainures sont espacées les unes des autres d’une distance supérieure à 1,5mm et/ou inférieure à 2.5mm.
Selon un mode avantageux de l’invention, plusieurs des rainures présentent une profondeur variable le long desdites rainures.
Selon un mode avantageux de l’invention, plusieurs des rainures présentent une face de fond avec un profil courbe parallèle à la face extérieure.
Selon un mode avantageux de l’invention, ledit dispositif comprend, en outre, un cadre destiné à être inséré dans un ajour sur la face extérieure de la roue, la pale ou chacune des pales ayant deux extrémités fixées audit cadre.
L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant plusieurs roues, chacune desdites roues présentant une face extérieure sur laquelle est fixé au moins un dispositif aérodynamique apte à générer, lorsque le véhicule roule en marche avant, un courant d’air de la face extérieure vers une face intérieure de ladite roue ; remarquable en ce que le ou chacun des dispositifs aérodynamiques est selon l’invention.
L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un dispositif aérodynamique destiné à être monté sur une face extérieure de roue de véhicule automobile, par injection de matière plastique dans un moule ; remarquable en ce que le dispositif aérodynamique est selon l’invention et le moule comprend une face avec des contre stries servant à former les stries sur la ou les pales du dispositif aérodynamique.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent d’optimiser les caractéristiques aérodynamiques des enjoliveurs turbine et des enjoliveurs à inserts turbine, à pales, en limitant la traînée aérodynamique et en permettant un gain de CO2. Plus particulièrement, le fait que les stries forment des rainures permet de prévoir des pales plus épaisses et donc également plus larges, tout en limitant les épaisseurs maximales de matière, en l’occurrence à 3.3mm, ce qui garantit une qualité de production par injection plastique satisfaisante. En effet, la formation de rainures permet de diminuer l’épaisseur de la pale mesurée au fond des rainures tout en limitant l’épaisseur de matière entre les rainures en question. Outre le fait de permettre ainsi d’avoir des tailles de pales plus importantes, les rainures permettent également de stabiliser le flux. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels :
- La figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif aérodynamique selon l’invention, avant montage sur une roue, et après montage sur cette même roue.
- La figure 2 est une vue en perspective d’une pale d’un dispositif aérodynamique selon l’invention.
- La figure 3 est une vue de dessus de la face intérieure de la pale de la figure
2.
- La figure 4 est une vue suivant la coupe transversale IV-IV de la pale de la figure 3, au niveau d’une rainure.
- La figure 5 est une vue partielle suivant la coupe longitudinale V-V de la pale de la figure 3.
La figure 1 est une vue en perspective, schématique, d’un dispositif aérodynamique 1 selon l’invention, avant montage sur une roue 3, et après montage sur cette même roue 3. En l’espèce, le dispositif aérodynamique 1 de la figure 1 est un enjoliveur à pièces rapportées constituées par des inserts turbine 2. Chaque insert turbine 2 est formé par deux pales 5 disposées radialement et comprises dans un cadre 7 sur lequel les pales 5 sont agencées et fixées. Plusieurs inserts turbine 2 sont montés sur une même roue 3 de véhicule, laquelle roue 3 comprend classiquement une jante 9, un moyeu 11, et une structure à rayons formant un voile 13 qui relie le moyeu 11 à la jante 9 et définit des ajourages radiaux 15 dans lesquels sont positionnés chaque insert 2.
La figure 2 montre une vue en perspective d’une pale 5 d’un dispositif aérodynamique 1 selon l’invention. Pour des raisons de visibilité, seule une pale 5 est illustrée sur cette figure 2, le reste du dispositif 1 n’étant pas représenté. Ce dispositif aérodynamique 1 peut être un enjoliveur turbine (non représenté) à pales 5 lequel forme une seule pièce à monter sur la face extérieure d’une roue (non représentée), ou être constitué de plusieurs inserts turbine individuels (non représentés) à pales 5 également destinés à équiper la face extérieure d’une roue (non représentée). Dans les deux cas, les pales 5 de ces dispositifs sont montées radialement et présentent un bord d’attaque 17, un bord de fuite 19, une face extérieure 21, et une face intérieure 23 opposée à la face extérieure 21. En outre, la face extérieure 21 de la ou de chacune de ces pales 5 est généralement bombée et convexe, et la face intérieure 23 est avantageusement plane, convexe ou concave, avec des stries 25 positionnées perpendiculairement à au moins un des bords d’attaque 17 et de fuite 19. Comme illustré sur la figure 2, ces stries 25 forment généralement des rainures 25 parallèles les unes aux autres et qui sont réparties sur pratiquement l’ensemble de la surface de la face intérieure 23 ou au moins une partie de cette surface. Il est à noter que ces pales 5 à rainures ou stries 25 peuvent également présenter un profil classique d’aile d’avion, de préférence CLARK Y, dans ce cas la face intérieure 23 correspond à la face intrados de ces types de profil.
La figure 3 illustre une vue de dessus de la face intérieure 23 d’une pale 5 d’un dispositif aérodynamique 1 selon l’invention. Cette face intérieure 23 comporte des rainures 25 réparties sur toute la longueur (L) de la pale 5 et qui occupent également la plus grande partie de la largeur (i) de celle-ci. Ces rainures 25 sont en principe espacées les unes des autres d’une distance supérieure à 1,5mm et/ou inférieure à 2,5mm, et peuvent avoir sur toute leur longueur (Γ) une profondeur variable.
En ce sens, la figure 4 montre une vue d’une coupe transversale de la pale 5 de la figure 3 au niveau d’une rainure et selon l’axe IV-IV. En l'occurrence la ou les rainures 25 de cette pale 5 ont une profondeur variable sur toute leur longueur (Γ), étant notamment plus profonde(s) au centre qu’aux extrémités. Avantageusement, chacune ou plusieurs des rainures 25 de cette pale 5 peuvent également présenter une face de fond 27 avec un profil courbe généralement parallèle à la face extérieure 21.
Concernant la fabrication des pales 5 du dispositif aérodynamique 1 selon l’invention, celles-ci sont généralement réalisées en matière plastique, comme par exemple en polyamide, et par injection dans un moule qui comprend une face avec des contre stries/rainures servant à former les stries/rainures 25 de la face intérieure 23 des pales 5.
La figure 5 illustre précisément une vue partielle d’une coupe longitudinale de la pale 5 de la figure 3 selon l’axe V-V. En l’occurrence sur cette figure, toutes les rainures 25 de cette pale 5 présentent au niveau de l’axe V-V une profondeur identique.
Il est à noter que pour éviter en sortie de moule d’injection les soucis de retassures, entre autres, qui sont inhérents au procédé d’injection par moulage, la ou chacune des pales 5 du dispositif aérodynamique 1 selon l’invention présente en fait une épaisseur E (voir figure 4) de matière maximale, mesurée au fond des rainures 25, qui est inférieure ou égale à 3,3mm. Les rainures 25 ont en fait pour effet de réduire localement et de manière régulière l’épaisseur de matière injectée dans le moule et donc de permettre d’avoir des pales 5 d’épaisseur totale Et supérieur à 3,3mm qui est une limite d’épaisseur d’injection évitant les défauts tels que la formation d’ondulations, de criques et de retassures. En l’occurrence l’épaisseur totale Et peut atteindre 5mm et ainsi présenter une largeur £ (figures 3 et 4) jusqu’à environ 43mm.
Les pales 5 sont également avantageusement réalisées d’un seul tenant avec le cadre 7 les entourant, de manière à former la pièce rapportée de type insert (voir figure 1).
De manière générale, les dispositifs aérodynamiques selon l’invention présentent l’avantage d’optimiser la traînée du véhicule sur lequel ils sont installés et donc d’améliorer les performances aérodynamiques de celui-ci. En effet, de part la face intérieure rainurée de la ou de leurs pales et également la largeur variable de ces dernières, une plus grande partie du flux d’air latéral est dévié et mieux canalisé au niveau des roues du véhicule. Les dispositifs aérodynamiques selon l’invention 10 lorsqu’ils sont montés sur les quatre roues d’un véhicule permettent ainsi un gain de 1g/km de CO2 avec un coût maîtrisé compatible à celui des gains qui peuvent être obtenus par la réduction de la traînée. Ces dispositifs sont en outre très intéressants du point de vue du visuel des roues, car le fait d’avoir des pales de largeur accrue permet de jouer sur l’aspect esthétique de ces dispositifs. Cela permet aussi de 15 rigidifier les pales et ainsi de pouvoir prévoir des pales plus larges et donc plus performantes d’un point aérodynamique.

Claims (10)

  1. Revendications
    1. Dispositif aérodynamique (1) destiné à être monté sur une face extérieure de roue de véhicule automobile, comprenant au moins une pale (5) s’étendant, lorsque le dispositif est en position de montage, radialement avec un bord d’attaque (17), un bord de fuite (19), une face extérieure (21) et une face intérieure (23) opposée à la face extérieure (21);
    caractérisé en ce que la face intérieure (23) présente des stries (25) perpendiculaires à au moins un des bords d’attaque (17) et de fuite (19).
  2. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face extérieure (21) de la pale (5) ou de chacune des pales (5) est bombée et convexe, et/ou la face intérieure (23) de ladite pale (5) est plane ou concave.
  3. 3. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les stries (25) de la pale (5) ou de chacune des pales (5) forment des rainures (25) généralement parallèles les unes aux autres.
  4. 4. Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pale ou chacune des pales (5) est en matériau plastique et présente une épaisseur (E) de matière maximale, mesurée au fond des rainures (25), qui est inférieure ou égale à 3.3mm.
  5. 5. Dispositif (1) selon l’une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les rainures (25) ont espacées les unes des autres d’une distance supérieure à 1,5mm et/ou inférieure à 2.5mm.
  6. 6. Dispositif (1) selon la revendication 2 et l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que plusieurs des rainures (25) présentent une profondeur variable le long desdites rainures (25).
  7. 7. Dispositif (1) selon la revendication 2 et l’une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que plusieurs des rainures (25) présentent une face de fond (27) avec un profil courbe parallèle à la face extérieure (21).
  8. 8. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 et 7, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend, en outre, un cadre (7) destiné à être inséré dans un ajour sur la face extérieure de la roue, la pale (5) ou chacune des pales (5) ayant deux extrémités fixées audit cadre (7).
  9. 9. Véhicule automobile comprenant plusieurs roues, chacune desdites roues présentant une face extérieure sur laquelle est fixé au moins un dispositif
    5 aérodynamique (1) apte à générer, lorsque le véhicule roule en marche avant, un courant d’air de la face extérieure vers une face intérieure de ladite roue ; caractérisé en ce que le ou chacun des dispositifs aérodynamiques (1) est selon l’une des revendications 1 à 8.
  10. 10. Procédé de fabrication d’un dispositif aérodynamique (1) destiné à être monté
    10 sur une face extérieure de roue de véhicule automobile, par injection de matière plastique dans un moule ; caractérisé en ce que le dispositif aérodynamique (1) est selon l’une des revendications 1 à 8 et le moule comprend une face avec des contre stries servant à former les stries (25) sur la ou les pales (5) du dispositif aérodynamique (1).
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