WO2019048710A1 - Pied aérodynamique d'aileron de véhicule automobile - Google Patents

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WO2019048710A1
WO2019048710A1 PCT/EP2018/074499 EP2018074499W WO2019048710A1 WO 2019048710 A1 WO2019048710 A1 WO 2019048710A1 EP 2018074499 W EP2018074499 W EP 2018074499W WO 2019048710 A1 WO2019048710 A1 WO 2019048710A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
foot
fin
vehicle
retracted position
aerodynamic
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/074499
Other languages
English (en)
Inventor
Frédéric STABLO
Maelig Pommeret
Romain CRETIER
Original Assignee
Compagnie Platic Omnium
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Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Platic Omnium filed Critical Compagnie Platic Omnium
Priority to EP18766263.0A priority Critical patent/EP3681787A1/fr
Publication of WO2019048710A1 publication Critical patent/WO2019048710A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00—Vehicle bodies characterised by streamlining
    • B62D35/007—Rear spoilers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics

Definitions

  • the present invention relates to the field of the automobile. It relates more particularly to a rear wing of a motor vehicle and its connection support on the vehicle.
  • Aileron in English "spoiler" a body part intended to improve the aerodynamics of the vehicle on which this piece is placed. Such a part can thus increase the stability of the vehicle at high speed. Ailerons are also used for aesthetic aspects of the vehicle.
  • the fin is attached to the rear of the vehicle. It is therefore a body part that can be located and fixed on the rear opening of the vehicle.
  • the fin can for example be fixed at half-height to the rear of the vehicle, that is to say between the bezel and the rear bumper. It can also be fixed at the top of the vehicle between the roof and the top edge of the telescope, on the roof or on the tailgate.
  • fixed mounted rear fins have an overall efficiency (for each speed regime) average. They do not make it possible to obtain the best efficiency for each speed regime.
  • the fin consists of an aerodynamic blade connected to the rest of the vehicle body by one or more feet.
  • the or feet are mounted (s) movable relative to a body part to which they are attached.
  • the position of the blade of the fin is adjusted in translation and in rotation by kinematics applied to the feet.
  • the actuation of this deployment of the fin is most often made using legs consisting of jacks or rods.
  • These feet can have many different shapes. For example, cylindrical, plastic feet can be made in one piece with the blade of the fin, or screwed onto it. Metal feet, of various shapes, are also known, often being screwed on the blade of the fin. These feet are fixed on a bodywork part or a device allowing relative movement of the fin relative to the vehicle.
  • the outer shape of the feet is contoured to improve flow aerodynamic flow of air.
  • the object of the invention relates to a motor vehicle fin base, having a lower end adapted to be fixed to a motor vehicle, and an upper end adapted to be connected to an aerodynamic blade of the fin.
  • the foot comprises at least one channel capable of redirecting an air flow towards the aerodynamic blade.
  • Such an aerodynamic aerodynamic foot redirects the flow of air which bypasses it laterally to the aerodynamic blade.
  • the air flows passing above the aerodynamic blade and the one passing below, close to the foot, meet faster at the rear of the trailing edge, ie recollent at a distance closer to the rear edge of the fin.
  • this device reduces the harmful influence of the foot on the aerodynamics of the fin, and in particular to reduce the drag force at high speed of the fin.
  • the flipper leg may further include one or more of the following features, taken alone or in combination:
  • the foot has at least one side between the upper end and the lower end, and the channel has at least one inlet opening of the air flow.
  • the foot has at least two side flanks, and the side blanks are oriented along the longitudinal axis of the vehicle when the foot is mounted on the vehicle.
  • the channel comprises at least one outlet opening of the air flow arranged on an area of the foot on the upper end and facing the rear of the vehicle when the foot is mounted on a vehicle.
  • At least one inlet opening and / or at least one outlet opening is in the form of hearing or gill.
  • the foot has two parts, one upper bearing the upper end, and the lower one carrying the lower end, the upper part being adapted to be inserted completely in the lower part.
  • the or each inlet opening is located on the lower part of the foot.
  • the or each outlet opening is located on the upper part of the foot.
  • one of the lower and upper parts of the foot is produced by means of an injection molding process.
  • the lower part and the upper part are hinged together by means of at least one axis of rotation adapted to guide the upper part in a simple rotational movement relative to the lower part.
  • the invention also relates to a fin having at least one fin base according to the invention.
  • the fin and the upper part of the foot are made by means of the same molding process.
  • the invention also relates to a vehicle body part comprising a fin according to the invention, wherein the fin is movable between a retracted position in which it is flush with an outer surface of the bodywork part, and an extended position.
  • the lower part of the foot translates relative to the outer surface of the body part, when the fin moves from the retracted position and the deployed position and vice versa.
  • the upper part of the foot rotates relative to the lower part when the fin moves from the retracted position and the deployed position and vice versa.
  • the translation of the lower part of the foot and the rotation of the upper part of the foot are simultaneous when the fin moves from the retracted position to the deployed position, or from the extended position to the retracted position.
  • the translation of the lower part of the foot is prior to the rotation of the upper part of the foot when the fin moves from the retracted position to the deployed position.
  • Figure 1 is a view of an example of a foot fin according to the invention in partially retracted position
  • Figure 2 is a view of the aileron leg of Figure 1, wherein the upper portion is in the deployed position relative to the lower portion;
  • FIG. 3 is a view of the upper part of the fin base of Figure 1;
  • Figure 4 is a view of the lower portion of the flipper leg of Figure 1;
  • FIG. 5 is a perspective view of the rear of a vehicle comprising a example of a fin foot according to the invention.
  • Figure 6 is a rear view of a vehicle having a foot fin according to the invention, being deployed
  • Figure 7 is a rear view of a vehicle having a foot fin according to the invention in the deployed position
  • FIG. 8 represents the airflows entering and leaving the aileron leg illustrated in FIG. 2.
  • Figures 1 and 2 show a fin base 10 according to the invention.
  • Figures 3 and 4 represent the upper part 26 and lower 22 of the foot 10.
  • the lower portion 22 has a lower end 20 to be fixed to a body part 60 of a motor vehicle, and the upper portion 26 has a upper end 24 to be linked to the aerodynamic blade of the fin.
  • the foot 10 comprises a channel 40 able to redirect an air flow from the lower part 22 to the upper part 26, in the direction of the lower face 32 of the aerodynamic blade 30, more particularly towards the rear edge 34 of the fin .
  • the channel 40 may be open along its length, forming a fin. It may also consist of two fins parallel to each other. It can also form a trench, or a gutter, on a surface of the foot 10.
  • the rear edge 34 of the flap is the trailing edge of the blade and is located at the rear of it when the flap is mounted on a motor vehicle.
  • the foot 10 has a generally shaped shape vis-à-vis the flow of air flowing around the vehicle. This shaped shape is longer (in the X direction) than wider (in the Y direction).
  • the foot 10 thus has two lateral flanks 28g and 28d, curved in the Y direction, formed by both the upper 26 and lower 22 of the foot 10.
  • One of these flanks 28g is in the foreground of Figure 1 , while the second side 28d is hidden, that is to say behind the rest of the foot 10.
  • Side blank means a blank located on one side of the foot 10 with reference to the longitudinal axis X of a vehicle on which the foot would be installed.
  • These two curved flanks delimit between them the channel 40, which is located inside the foot 10.
  • the foot 10 is hollow, and it is therefore the recessed portion in the foot 10 which forms the channel, through which a flow air is redirected.
  • the channel 40 comprises at least one airflow inlet opening 42 provided on a lateral flank 28.
  • each flank 28 comprises three inlet openings 42, which makes a total of six openings 42 for the foot 10. But this number can vary, each side 28 may comprise one, two, three, four or five different inputs 42. The two sides may have a different number of inlet openings 42. Thus, the total number of entry openings 42 per foot can range from one to ten for example.
  • the channel 40 also comprises at least one outlet opening 44 of the airflow arranged on an area 46 of the foot located in the upper part 26.
  • the outlet opening 44 is directed towards the lower face 32 and the rear edge 34 of The blade 30.
  • zone 46 situated in the upper part 26 is meant the space situated on the surface of the foot 10, at the place where the two lateral flanks 28 meet, at the rear of the foot. This space is located just below the rear edge of the blade 30, which is particularly advantageous for redirecting a flow of air to it.
  • the foot 10, as seen in Figure 2 and Figure 8, here comprises two outlet openings 44 which are located astride the two lateral flanks of the foot.
  • a third opening 44 is formed between the upper portion 26 and the lower portion 22. The number of these outlet openings may be one, two, three, four or five.
  • the channel 40 formed inside the foot 10 has a closed contour formed by the two lateral flanks 28, which allows a better redirection of the air flow.
  • the channel may comprise an open contour, which may be on the outer surface of the foot 10. This channel may take the form of a fin or a groove, for example.
  • the inlet openings 42 and outlet 44 here have a shape of gill. This shape is ideal to allow the entry of the air flow and its output by disrupting it as little as possible. In addition, this form has the advantage of being particularly aesthetic, reinforcing the sporty aspect of the vehicle on which the foot is mounted. Nevertheless, the inlet and outlet apertures (or ports) may also have an auditory shape, that is, an "S" shaped, or round or oblong opening.
  • the lower part 22, presented alone in FIG. 4, comprises all the inlet openings 42.
  • This part 22 is hollow or recessed in its central part, which forms a lower portion 40i of the channel 40.
  • the upper part 26 comprises several outlet openings 44.
  • This part 26 is hollow or recessed in its central part, which forms an upper portion 40s of the channel 40.
  • This part has an upper end 24 intended to be connected to the aerodynamic blade 30 of the fin.
  • the upper part 26 fits inside the lower part 22 thus producing a partial visible dotted sheet to improve the guiding continuity of the flow of air from the lower portion 40i of the channel to its upper portion 40s.
  • the lower part 22 could be inserted inside the upper part 26 thus producing a tiling also making it possible to improve the guiding continuity of the flow of air from the lower portion 40i of the channel 40 to its upper portion 40s.
  • These portions 22, 26 are preferably made using an injection molding process.
  • the upper 26 and lower 22 of the foot can each be made from several pieces.
  • the upper part 26 is retracted in the lower part 22 when the foot 10 is in the retracted position, or in an intermediate position, as we will see later. It can be seen, in dotted lines in FIG. 1, in an intermediate position partially retracted in rotation. In this way the foot 10 occupies a smaller space when retracted.
  • These parts of the foot can, alternatively, be made using a 3D printing process.
  • the two parts 22, 26 of the foot are hinged together by means of at least one axis of rotation 52 connecting the two parts. This axis allows the upper portion 26 to perform a single rotation only relative to the lower portion 22 of the foot, to move from the retracted position to the deployed position and vice versa.
  • the fin foot 10 is preferably made of plastic material having the best compromise between mechanical performance (rigidity, weight), cost and ease of shaping.
  • the different parts of this foot can be made from another material, such as metal, for example aluminum or steel.
  • the incoming air flow 90e enters the channel 40 via inlet openings 42.
  • the inlet openings 42 consist of progressively unclamping surfaces with respect to the lateral flanks 28. These unclamping (or re-entrant) surfaces open at the inside the foot by slots 43 formed on an inner surface of the foot.
  • the inlet openings 42 allow good flow entry into the channel 40, while generating a low drag force.
  • the outgoing air flow 90s exits the channel 40 through outlet openings 44. These are positioned in a space 46 of the upper part 26 of the foot, and they return and bring the initial air flow taken on the side flanks towards a rear edge 34 of the blade 30.
  • these outlet openings 44 opening and oriented towards the lower face 32 of the blade 30, and in particular towards its rear edge 34, reinforces the redirection effect.
  • this device reduces the high speed drag force of the fin 50 and its foot 10, thereby improving the aerodynamics of the vehicle.
  • the gill shape with progressively unglazing surfaces of the inlet openings 42 allows the airflow layers near the foot 10 to easily penetrate the channel 40. Thus, they redirect a larger portion of the flow than openings with shapes. more common.
  • FIGs 5 to 7 illustrate a fin 50 according to the invention installed on a body part 60 of a motor vehicle 70.
  • the fin is in the retracted position, in Figure 6, it is in a position intermediate between the retracted position and the deployed position, and in Figure 7, it is in the deployed position.
  • the fin 50 of these figures here comprises two feet 10 such as that described above, and an aerodynamic blade 30 which is connected to the upper end 24 of the upper part 26 of the foot 10.
  • the fin 50 may comprise a number of feet different from two, for example three, four, or one.
  • the blade 30 and the upper part 26 of the foot are distinct elements by their manufacturing method or their constituent material, they must then be connected by a fastening made between the upper end of the foot and the lower face. 32 of the blade, for example by gluing, screwing, riveting, gluing, welding ...
  • This manufacturing process is particularly indicated because it allows this part to be made quickly and in one step, which is particularly convenient when the part is produced industrially, and reduces production costs. This also allows to obtain a more robust part, able to withstand aerodynamic forces including the connection between the foot and the blade.
  • Figures 5 to 7 also show a bodywork part 60 comprising a fin 50 according to the invention.
  • This body part 60 is shown here assembled on a motor vehicle 70. It is intended to be assembled on a rear part of the vehicle 70.
  • This body part can be for example a rear hatch or a rear door of the vehicle.
  • This bodywork part comprises a housing 62 in which the fin 50 can retract in the rest position, for example when the vehicle is stopped.
  • the upper face of the blade 33 is flush with the external surface of the bodywork part 64, so that the upper face 33 of the blade and the outer surface 64 form an almost uniform outer surface.
  • the foot 10 can also be in an extended position as described in Figure 2. In this position, the blade is at a distance from the bodywork part, and made a slight rotation relative to its initial position.
  • the fin 50 is here in an ideal position to improve the aerodynamic performance of the vehicle as a whole at high speed. In general, this fin 50 is in the deployed position from a speed of about 80 km / h.
  • the fin moves in translation relative to the housing 62 of the bodywork part 60 under the effect of actuated actuators, and applying a deployment force on the lower part 22 of the foot 10
  • This movement is performed here on a stroke of about 100 mm, but this distance can change a lot (50 to 300mm) depending on the vehicle model, and therefore the body part 64 on which the fin 50 is installed.
  • the fin is in the position shown in Figure 6, that is to say partially deployed.
  • the feet 10 are in the configuration illustrated in FIG. 1 in which the upper part 26 has not yet rotated relative to the lower part 22. to shift the blade 30 relative to the bodywork part 60. This remote then allows to rotate to place it in its optimum position, without the risk of mechanical interference between the blade 30 and the rest of the body.
  • the second step of the deployment consists of the rotation of the upper portion 26 of the foot 10 relative to its lower portion 22.
  • This rotation causes a rotation of the blade 30 which is connected and is thus placed in the position allowing it to act best on the aerodynamics of the vehicle at high speed.
  • the outlet openings 44 of the feet 10 are clear, while they were still previously retracted inside the lower part of the foot.
  • the foot can actively redirect the airflow as previously described.
  • the fin 50 significantly improves the aerodynamic performance of the vehicle 70 at high speed, thereby lowering its fuel consumption.
  • the deployment of the fin 50 is triggered from a certain speed programmed in advance, for example 80 km / h.
  • the retraction of it is triggered when the vehicle goes from a speed above this threshold to a lower speed. This takes place in the same steps as the deployment, but in the opposite direction, that is to say first the rotation of the fin 50, then the translation of the foot 10 to arrive in the retracted position.
  • the translation of the foot and the rotation of the fin can take place simultaneously during deployment and during retraction.
  • the deployment and retraction of the fin are provided by a system based on cylinders or electric motors. These can also be assured using a system using a shape memory alloy.

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Abstract

- L'invention concerne un pied (10) d'aileron (50) de véhicule automobile, comportant une extrémité inférieure (20) apte à être fixée à un véhicule automobile, et une extrémité supérieure (24) apte à être reliée à une lame aérodynamique de l'aileron, et comportant au moins un canal apte à rediriger un flux d'air en direction de la lame aérodynamique.

Description

Pied aérodynamique d'aileron de véhicule automobile
La présente invention concerne le domaine de l'automobile. Elle concerne plus particulièrement un aileron arrière de véhicule automobile et son support de liaison sur le véhicule.
On appelle aileron (en anglais « spoiler ») une pièce de carrosserie destinée à améliorer l'aérodynamique du véhicule sur laquelle cette pièce est placée. Une telle pièce peut ainsi permettre d'augmenter la stabilité à haute vitesse du véhicule. Les ailerons sont également utilisés pour des aspects esthétiques du véhicule. L'aileron est fixé à l'arrière du véhicule. Il s'agit donc d'une pièce de carrosserie pouvant être située et fixée sur l'ouvrant arrière du véhicule. L'aileron peut par exemple être fixé à mi-hauteur à l'arrière du véhicule, c'est-à-dire entre la lunette et le pare-chocs arrière. Il peut aussi être fixé en partie supérieure du véhicule entre le toit et le bord supérieur de la lunette, sur le toit ou sur le hayon.
On connaît des ailerons montés fixes sur un véhicule automobile. Un inconvénient de ces ailerons est qu'il n'est pas possible d'améliorer l'aérodynamisme du véhicule en fonction de la vitesse, car la position optimale de l'aileron dépend de la vitesse.
Ainsi, les ailerons arrière montés fixes ont une efficacité globale (pour chaque régime de vitesse) moyenne. Ils ne permettent pas d'obtenir la meilleure efficience pour chaque régime de vitesse.
On connaît aussi des ailerons arrière montés mobiles sur un véhicule automobile. Ce type d'aileron permet d'adapter la position de l'aileron en fonction du régime de vitesse, afin d'obtenir la meilleure efficience.
De manière générale, l'aileron est constitué d'une lame aérodynamique reliée au reste de la carrosserie du véhicule par un ou plusieurs pieds.
De manière générale, pour les ailerons montés mobiles, le ou les pieds sont monté(s) mobiles par rapport à une pièce de carrosserie sur laquelle ils sont fixés. Ainsi, la position de la lame de l'aileron est ajustée en translation et en rotation par des cinématiques appliquées aux pieds. L'actionnement de ce déploiement de l'aileron est le plus souvent réalisé à l'aide de pieds constitués de vérins ou de biellettes.
Ces pieds peuvent présenter plusieurs formes différentes. On connaît par exemple des pieds de forme cylindrique, en matière plastique pouvant être réalisés d'un seul tenant avec la lame de l'aileron, ou vissés sur celle-ci. On connaît aussi des pieds métalliques, de formes diverses, étant souvent vissés sur la lame de l'aileron. Ces pieds sont fixés sur une pièce de carrosserie ou un dispositif permettant un déplacement relatif de l'aileron par rapport au véhicule.
En général, la forme extérieure des pieds est profilée pour améliorer l'écoulement aérodynamique des flux d'air.
Ces ailerons et leurs pieds donnent de manière générale satisfaction à l'utilisateur, mais il existe un besoin constant d'améliorer les performances aérodynamiques des véhicules et de réduire leur consommation en carburant. Par exemple, le recollement aérodynamique, à l'arrière du pied de l'aileron des flux d'airs le contournant, perturbe l'écoulement des flux autour de l'aileron. Ainsi, ces perturbations réduisent l'efficacité de l'aileron, diminuant de fait le gain de stabilité procuré par celui-ci. Ces perturbations augmentent aussi la force de traînée subie par l'aileron, ce qui freine le véhicule et augmente de fait la consommation de carburant de celui-ci.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en intégrant à l'aileron un pied apte à rediriger le flux d'air qui normalement le contourne seulement. Ainsi, l'objet de l'invention concerne un pied d'aileron de véhicule automobile, comportant une extrémité inférieure apte à être fixée à un véhicule automobile, et une extrémité supérieure apte à être reliée à une lame aérodynamique de l'aileron. Le pied comporte au moins un canal apte à rediriger un flux d'air en direction de la lame aérodynamique.
Un tel pied aérodynamique d'aileron permet de rediriger le flux d'air qui le contourne latéralement vers la lame aérodynamique. Ainsi, au droit de chaque pied, les flux d'air passant au-dessus de la lame aérodynamique et celui passant en-dessous, à proximité du pied, se rejoignent plus rapidement à l'arrière du bord de fuite, autrement dit se recollent à une distance plus proche du bord arrière de l'aileron. Ainsi, ce dispositif permet de diminuer l'influence néfaste du pied sur l'aérodynamique de l'aileron, et notamment de réduire la force de traînée à haute vitesse de l'aileron.
Le pied d'aileron peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- le pied comporte au moins un flanc entre l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure, et le canal comporte au moins une ouverture d'entrée du flux d'air.
- le pied comporte au moins deux flancs latéraux, et les flans latéraux sont orientés selon l'axe longitudinal du véhicule lorsque le pied est monté sur le véhicule.
- le canal comporte au moins une ouverture de sortie du flux d'air aménagée sur une zone du pied située sur l'extrémité supérieure et dirigée vers l'arrière du véhicule lorsque le pied est monté sur un véhicule.
- au moins une ouverture d'entrée et/ou au moins une ouverture de sortie est en forme d'ouïe ou de branchie.
- le pied comporte deux parties, l'une supérieure portant l'extrémité supérieure, et l'une inférieure portant l'extrémité inférieure, la partie supérieure étant apte à être insérée complètement dans la partie inférieure. - la ou chaque ouverture d'entrée est située sur la partie inférieure du pied.
- la ou chaque ouverture de sortie est située sur la partie supérieure du pied.
- l'une des parties inférieure et supérieure du pied est réalisée au moyen d'un procédé de moulage par injection.
- la partie inférieure et la partie supérieure sont articulées entre elles au moyen d'au moins un axe de rotation apte à guider la partie supérieure dans un mouvement de rotation simple par rapport à la partie inférieure.
L'invention concerne aussi un aileron comportant au moins un pied d'aileron selon l'invention.
Avantageusement, l'aileron et la partie supérieure du pied sont réalisés au moyen d'un même procédé de moulage.
L'invention concerne aussi une pièce de carrosserie de véhicule comportant un aileron selon l'invention, dans laquelle l'aileron est mobile entre une position rétractée dans laquelle il affleure avec une surface externe de la pièce de carrosserie, et une position déployée.
Avantageusement, la partie inférieure du pied effectue un mouvement de translation par rapport à la surface externe de la pièce de carrosserie, lorsque l'aileron passe de la position rétractée et la position déployée et inversement.
Avantageusement, la partie supérieure du pied effectue un mouvement de rotation par rapport à la partie inférieure lorsque l'aileron passe de la position rétractée et la position déployée et inversement.
Avantageusement, la translation de la partie inférieure du pied et la rotation de la partie supérieure du pied sont simultanées lorsque l'aileron passe de la position rétractée à la position déployée, ou de la position déployée à la position rétractée.
Avantageusement, la translation de la partie inférieure du pied est préalable à la rotation de la partie supérieure du pied lorsque l'aileron passe de la position rétractée à la position déployée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemple et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles :
la figure 1 est une vue d'un exemple de pied d'aileron selon l'invention, en position partiellement rétractée ;
la figure 2 est une vue du pied d'aileron de la figure 1 , dans lequel la partie supérieure est en position déployée par rapport à la partie inférieure ;
- la figure 3 est une vue de la partie supérieure du pied d'aileron de la figure 1 ;
la figure 4 est une vue de la partie inférieure du pied d'aileron de la figure 1 ;
la figure 5 est une vue en perspective de l'arrière d'un véhicule comportant un exemple de pied d'aileron selon l'invention ;
la figure 6 est une vue de l'arrière d'un véhicule comportant un pied d'aileron selon l'invention, en cours de déploiement ;
la figure 7 est une vue de l'arrière d'un véhicule comportant un pied d'aileron selon l'invention, en position déployée ;
la figure 8 représente les flux d'air entrant et sortant du pied d'aileron illustré sur la figure 2.
Par la suite, les termes tels que « axe longitudinal X », « axe transversal Y », « axe vertical Z », « avant », « arrière », « au- dessus », « supérieur », « en-dessous », « inférieur », etc. s'entendent par référence à l'orientation usuelle des véhicules automobiles selon le repère représenté sur la figure 1.
Les figures 1 et 2 représentent un pied d'aileron 10 selon l'invention. Les figures 3 et 4 représentent quant à elles les parties supérieure 26 et inférieure 22 du pied 10. La partie inférieure 22 comporte une extrémité inférieure 20 destinée à être fixée à une pièce de carrosserie 60 de véhicule automobile, et la partie supérieure 26 comporte une extrémité supérieure 24 destinée à être liée à la lame aérodynamique de l'aileron. Le pied 10 comporte un canal 40 apte à rediriger un flux d'air depuis la partie inférieure 22 vers la partie supérieure 26, en direction de la face inférieure 32 de la lame aérodynamique 30, plus particulièrement vers le bord arrière 34 de l'aileron. Alternativement, le canal 40 peut être ouvert sur sa longueur, formant une ailette. Il peut également être constitué de deux ailettes parallèles entre elles. Il peut aussi former une tranchée, ou une gouttière, sur une surface du pied 10. Le bord arrière 34 de l'aileron est le bord de fuite de la lame et il est situé à l'arrière de celle-ci quand l'aileron est monté sur un véhicule automobile.
Le pied 10 présente une forme générale profilée vis-à-vis du flux d'air s'écoulant autour du véhicule. Cette forme profilée est plus longue (dans le sens X) que large (dans le sens Y). Le pied 10 présente ainsi deux flancs latéraux 28g et 28d, galbés dans le sens Y, formés à la fois par les parties supérieure 26 et inférieure 22 du pied 10. L'un de ces flancs 28g est situé au premier plan de la figure 1 , alors que le deuxième flanc 28d est caché, c'est-à-dire derrière le reste du pied 10. Par flan latéral on entend un flan situé sur un côté du pied 10 par référence à l'axe longitudinal X d'un véhicule sur lequel le pied serait installé. Ces deux flancs galbés délimitent entre eux le canal 40, qui est situé à l'intérieur du pied 10. Le pied 10 est donc creux, et c'est donc la partie évidée dans le pied 10 qui forme le canal, par lequel un flux d'air est redirigé. Le canal 40 comporte au moins une ouverture d'entrée 42 de flux d'air aménagée sur un flanc latéral 28. Dans le mode de réalisation détaillé, chaque flanc 28 comporte trois ouvertures d'entrée 42, ce qui fait un total de six ouvertures d'entrée 42 pour le pied 10. Mais ce nombre peut varier, chaque flanc 28 pouvant comporter une, deux, trois, quatre ou bien cinq entrées 42 différentes. Les deux flancs peuvent comporter un nombre différent d'ouvertures d'entrée 42. Ainsi, le nombre total d'ouvertures d'entrée 42 par pied peut aller de une à dix par exemple. Le canal 40 comporte aussi au moins une ouverture de sortie 44 du flux d'air aménagée sur une zone 46 du pied située dans la partie supérieure 26. L'ouverture de sortie 44 est dirigée vers la face inférieure 32 et le bord arrière 34 de la lame 30. Par zone 46 située dans la partie supérieure 26, on entend l'espace situé à la surface du pied 10, à l'endroit où les deux flancs latéraux 28 se rejoignent, à l'arrière du pied. Cet espace est situé juste en dessous du bord arrière de la lame 30, ce qui est particulièrement avantageux pour rediriger un flux d'air vers celui-ci. Le pied 10, comme on le voit sur la figure 2 et la figure 8, comporte ici deux ouvertures de sortie 44 qui sont situées à cheval sur les deux flancs latéraux du pied. Une troisième ouverture 44 est quant à elle formée entre la partie supérieure 26 et la partie inférieure 22. Le nombre de ces ouvertures de sortie peut être de une, deux, trois, quatre ou cinq.
Dans le mode de réalisation présenté, le canal 40 formé à l'intérieur du pied 10 a un contour fermé formé par les deux flancs latéraux 28, ce qui permet une meilleure redirection du flux d'air. Dans une variante de l'invention, le canal peut comporter un contour ouvert, pouvant être à la surface extérieure du pied 10. Ce canal peut prendre la forme d'une ailette ou d'une gorge par exemple.
Les ouvertures d'entrée 42 et de sortie 44 ont ici une forme de branchie. Cette forme est idéale pour permettre l'entrée du flux d'air et sa sortie en le perturbant le moins possible. De plus, cette forme a l'avantage d'être particulièrement esthétique, renforçant l'aspect sportif du véhicule sur lequel le pied est monté. Néanmoins, les ouvertures (ou orifices) d'entrée et de sortie peuvent aussi avoir une forme d'ouïe, c'est-à-dire une ouverture en forme de « S », ou ronde ou oblongue.
Ici, la partie inférieure 22, présentée seule en figure 4, comporte toutes les ouvertures d'entrée 42. Cette partie 22 est creuse ou évidée dans sa partie centrale, qui forme une portion inférieure 40i du canal 40. La partie supérieure 26 comporte plusieurs ouvertures de sortie 44. Cette partie 26 est creuse ou évidée dans sa partie centrale, qui forme une portion supérieure 40s du canal 40. Cette partie comporte une extrémité supérieure 24 destinée à être liée à la lame aérodynamique 30 de l'aileron. Dans le mode représenté en figure 2, la partie supérieure 26 s'insère à l'intérieur de la partie inférieure 22 en réalisant ainsi un tuilage partiel visible en pointillé pour améliorer la continuité de guidage du flux d'air depuis la portion inférieure 40i du canal vers sa portion supérieure 40s. De façon analogue, la partie inférieure 22 pourrait s'insérer à l'intérieur de la partie supérieure 26 en réalisant ainsi un tuilage permettant aussi d'améliorer la continuité de guidage du flux d'air depuis la portion inférieure 40i du canal 40 vers sa portion supérieure 40s. Ces parties 22, 26 sont réalisées de préférence à l'aide d'un procédé de moulage par injection. Toutefois, les parties supérieure 26 et inférieure 22 du pied peuvent chacune être réalisée à partir de plusieurs pièces. La partie supérieure 26 vient s'escamoter dans la partie inférieure 22 lorsque le pied 10 est en position rétractée, ou dans une position intermédiaire, comme nous le verrons plus loin. On peut le voir, en pointillé sur la figure 1 , dans une position intermédiaire partiellement rétractée en rotation. De cette manière le pied 10 occupe un espace plus faible lorsqu'il est rétracté. Ces parties du pied peuvent, de manière alternative, être réalisées à l'aide d'un procédé d'impression 3D.
Les deux parties 22, 26 du pied sont articulées entre elles au moyen d'au moins un axe de rotation 52 reliant les deux parties. Cet axe permet à la partie supérieure 26 d'effectuer une rotation simple uniquement par rapport à la partie inférieure 22 du pied, pour passer de la position rétractée à la position déployée et inversement.
Le pied d'aileron 10 est préférablement réalisé en matière plastique, matière présentant le meilleur compromis entre performances mécaniques (rigidité, poids), coût et facilité de mise en forme. On peut néanmoins réaliser les différentes pièces de ce pied dans un autre matériau, comme du métal, par exemple de l'aluminium ou de l'acier.
Nous allons maintenant décrire le fonctionnement du pied d'aileronl O.
Lorsque le pied 10 est monté sur un véhicule automobile et que celui-ci est en mouvement, un flux d'air contourne le pied 10, se dirigeant de l'avant vers l'arrière du véhicule. Lorsque l'aileron est partiellement ou complètement déployé en fonction des conditions aérodynamiques de roulage du véhicule, le pied 10 qui manœuvre et place la lame 30 dans la position requise, est alors totalement ou partiellement déployé, comme montré en figure 2. Le flux d'air 90, qui contourne seulement le pied 10 avec un aileron classique, est redirigé vers le haut, en passant par le canal 40 donc vers la lame 30, comme représenté en figure 8. Ainsi, les flux d'air passant au-dessus de la lame 30 et en-dessous, à proximité du pied d'aileron, se rejoignent plus rapidement à l'arrière du bord de fuite 34, autrement dit se recollent à une distance plus proche du bord arrière 34 de l'aileron. Le flux d'air entrant 90e pénètre dans le canal 40 via des ouvertures d'entrée 42. Les ouvertures d'entrée 42 sont constituées de surfaces progressivement désaffleurantes par rapport aux flancs latéraux 28. Ces surfaces désaffleurantes (ou rentrantes) débouchent à l'intérieur du pied par des fentes 43 ménagées sur une surface intérieure du pied. Les ouvertures d'entrée 42 permettent une bonne entrée du flux dans le canal 40, tout en générant une force de traînée faible. Le flux d'air sortant 90s sort du canal 40 par des ouvertures de sortie 44. Celles-ci sont positionnées dans un espace 46 de la partie supérieure 26 du pied, et elles renvoient et rapprochent bien le flux d'air initial pris sur les flancs latéraux en direction d'un bord arrière 34 de la lame 30. De plus, la forme de ces ouvertures de sortie 44, débouchant et orientées vers la face inférieure 32 de la lame 30, et en particulier vers son bord arrière 34, renforce l'effet de redirection. Ainsi, ce dispositif permet de réduire la force de traînée à haute vitesse de l'aileron 50 et de son pied 10, améliorant de ce fait l'aérodynamique du véhicule.
La forme en branchie à surfaces progressivement désaffleurantes des ouvertures d'entrée 42 permet aux couches de flux d'air proches du pied 10 de pénétrer facilement dans le canal 40. Ainsi, elles redirigent une plus grande partie du flux que des ouvertures avec des formes plus communes.
Les figures 5 à 7 illustrent un aileron 50 selon l'invention installé sur une pièce de carrosserie 60 de véhicule automobile 70. Dans la figures 5, l'aileron est en position rétractée, dans la figure 6, celui-ci est dans une position intermédiaire entre la position rétractée et la position déployée, et en figure 7, celui-ci est en position déployée.
L'aileron 50 de ces figures comporte ici deux pieds 10 tel que celui décrit précédemment, et une lame aérodynamique 30 qui est reliée à l'extrémité supérieure 24 de la partie supérieure 26 du pied 10. L'aileron 50 peut comporter un nombre de pieds différent de deux, par exemple trois, quatre, ou bien un seul.
Dans le cas où la lame 30 et la partie supérieure 26 du pied sont des éléments distincts de par leur procédé de réalisation ou leur matériau constitutif, ils doivent alors être reliés par une fixation réalisée entre l'extrémité supérieure 20 du pied et la face inférieure 32 de la lame, par exemple par collage, vissage, rivetage, adhésivage, soudure...
On peut aussi avoir un aileron 50 où la lame 30 et la partie supérieure 26 du pied 10 sont formés d'un seul tenant et réalisés au moyen d'un même procédé de moulage. Ils forment donc la même pièce monobloc. Ce procédé de fabrication est particulièrement indiqué car il permet de réaliser cette pièce rapidement et en une seule étape, ce qui est particulièrement pratique lorsque la pièce est produite industriellement, et permet de réduire les coûts de production. Cela permet aussi d'obtenir une pièce plus robuste, apte à résister aux efforts aérodynamiques notamment au niveau de la liaison entre le pied et la lame.
Les figures 5 à 7 présentent aussi une pièce de carrosserie 60 comportant un aileron 50 selon l'invention. Cette pièce de carrosserie 60 est représentée ici assemblée sur un véhicule automobile 70. Elle est destinée à être assemblée sur une partie arrière du véhicule 70. Cette pièce de carrosserie peut être par exemple un hayon arrière ou un ouvrant arrière de véhicule. Cette pièce de carrosserie comporte un logement 62 dans lequel l'aileron 50 peut s'escamoter en position de repos, par exemple quand le véhicule est à l'arrêt.
Dans cette position, la face supérieure de la lame 33 affleure avec la surface externe de la pièce de carrosserie 64, de façon à ce que la face supérieure 33 de la lame et la surface externe 64 forment une surface extérieure quasiment uniforme. Ceci permet à l'arrière du véhicule d'avoir une esthétique avantageuse lorsque l'aileron est totalement rétracté, ainsi que de ne pas présenter de protubérances, qui seraient néfastes d'un point de vue aérodynamique. Le pied 10 peuvent aussi se trouver dans une position déployée telle que décrite en figure 2. Dans cette position, la lame se trouve à distance de la pièce de carrosserie, et a effectué une légère rotation par rapport à sa position initiale. L'aileron 50 est ici dans une position idéale pour améliorer les performances aérodynamiques du véhicule dans son ensemble à haute vitesse. En général, cet aileron 50 est en position déployée à partir d'une vitesse d'environ 80 km/h.
Nous allons maintenant décrire le déploiement de l'aileron 50 étape par étape.
Nous partons donc de l'aileron 50 en position rétractée et escamoté dans le logement 62, tel que présenté en figure 6.
Lors de la première étape du déploiement, l'aileron effectue un mouvement de translation par rapport au logement 62 de la pièce de carrosserie 60 sous l'effet d'actionneurs pilotés, et appliquant un effort de déploiement sur la partie inférieure 22 du pied 10. Ce mouvement est effectué ici sur une course d'environ 100 mm, mais cette distance peut évoluer beaucoup (50 à 300mm) suivant le modèle de véhicule, et donc la pièce de carrosserie 64 sur laquelle l'aileron 50 est installé. Une fois cette première étape effectuée, l'aileron se trouve dans la position illustrée par la figure 6, c'est-à-dire partiellement déployée. Que ce soit avant ou à la fin de cette étape, les pieds 10 se trouvent dans la configuration illustrée par la figure 1 dans laquelle la partie supérieure 26 n'a pas encore effectué de rotation par rapport à la partie inférieure 22. Cette étape permet de décaler la lame 30 par rapport à la pièce de carrosserie 60. Cette mise à distance permet ensuite de la faire pivoter pour la placer dans sa position optimale, sans risquer d'interférence mécanique entre la lame 30 et le reste de la carrosserie.
La deuxième étape du déploiement consiste en la rotation de la partie supérieure 26 du pied 10 par rapport à sa partie inférieure 22. Cette rotation entraine de fait une rotation de la lame 30 qui est reliée et se trouve ainsi placée dans la position lui permettant d'agir au mieux sur l'aérodynamique du véhicule à haute vitesse. On voit aussi que dans cette position, les ouvertures de sortie 44 des pieds 10 sont dégagées, alors qu'elles se trouvaient encore précédemment escamotées à l'intérieur de la partie inférieure du pied. Ainsi, le pied peut rediriger de manière active le flux d'air comme nous l'avons décrit précédemment. Dans cette position déployée, l'aileron 50 améliore de manière significative les performances aérodynamiques du véhicule 70 à haute vitesse, baissant de fait sa consommation en carburant.
Le déploiement de l'aileron 50 se déclenche à partir d'une certaine vitesse programmée à l'avance, par exemple 80 km/h. La rétractation de celui-ci se déclenche quand le véhicule passe d'une vitesse supérieure à ce seuil à une vitesse inférieure. Celle-ci se déroule suivant les mêmes étapes que celles du déploiement, mais dans le sens inverse, c'est-à-dire d'abord la rotation de l'aileron 50, puis la translation du pied 10 pour arriver en position rétractée.
Dans une solution alternative, la translation du pied et la rotation de l'aileron peuvent avoir lieu simultanément lors du déploiement ainsi que lors de la rétractation.
Le déploiement et la rétractation de l'aileron sont assurés par un système à base de vérins ou de moteurs électrique. On peut aussi assurer ceux-ci à l'aide d'un système utilisant un alliage à mémoire de forme.
Nomenclature
10 : pied d'aileron
20 : extrémité inférieure du pied
22 : partie inférieure du pied
24 : extrémité supérieure du pied
26 : partie supérieure du pied
28 : flancs latéraux du pied
28d et 28g : flancs latéraux droit et gauche du pied 30 : lame aérodynamique de l'aileron
32 : face inférieure de la lame aérodynamique
33 : face supérieure de la lame aérodynamique
34 : bord arrière de la lame aérodynamique
40 : canal
40i et 40s : portions inférieure et supérieure du canal
42 : ouverture d'entrée du canal
43 : fente de l'ouverture d'entrée du canal
44 : ouverture de sortie du canal
46 : zone comportant les ouvertures de sortie 50 : aileron
52 : axe de rotation
60 : pièce de carrosserie
62 : logement de l'aileron dans la pièce de carrosserie 64 : surface externe de la pièce de carrosserie 70 : véhicule automobile
90 : flux d'air
90e et 90s : flux d'air entrant et sortant

Claims

REVENDICATIONS
1. Pied (10) d'aileron (50) de véhicule automobile, comportant une extrémité inférieure (20) apte à être fixée à un véhicule automobile, et une extrémité supérieure (24) apte à être reliée à une lame aérodynamique (30) de l'aileron (50), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un canal (40) apte à rediriger un flux d'air (90) en direction de la lame aérodynamique (30).
2. Pied (10) selon la revendication précédente, comportant au moins un flanc (28) entre l'extrémité supérieure (24) et l'extrémité inférieure (22), et dans lequel le canal (40) comporte au moins une ouverture d'entrée (42) du flux d'air (90).
3. Pied (10) selon l'une des revendications précédentes comportant au moins deux flancs latéraux (28), dans lequel les flans latéraux (28) sont orientés selon un axe longitudinal du véhicule lorsque le pied (10) est monté sur le véhicule.
4. Pied (10) selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le canal (40) comporte au moins une ouverture de sortie (44) du flux d'air (90) aménagée sur une zone (46) du pied (10) située sur l'extrémité supérieure (24) et dirigée vers l'arrière du véhicule lorsque le pied est monté sur un véhicule.
5. Pied (10) selon l'une des revendications 2, 3 et 4, dans lequel au moins une ouverture d'entrée (42) et/ou au moins une ouverture de sortie (44) est en forme d'ouïe ou de branchie.
6. Pied (10) selon l'une des revendications précédentes, comportant deux parties, l'une supérieure (26) portant l'extrémité supérieure (24), et l'une inférieure (22) portant l'extrémité inférieure (20), et dans lequel la partie supérieure (26) est apte à être insérée complètement dans la partie inférieure (22).
7. Pied (10) selon la revendication précédente dans lequel la ou chaque ouverture d'entrée (42) est située sur la partie inférieure (22) du pied (10).
8. Pied (10) selon l'une des revendications 6 et 7 dans lequel la ou chaque ouverture de sortie (44) est située sur la partie supérieure (26) du pied (10).
9. Pied (10) selon l'une des revendications 6 à 8 dans lequel au moins l'une des parties inférieure (22) et supérieure (26) du pied (10) est réalisée au moyen d'un procédé de moulage par injection.
10. Pied (10) selon l'une des revendications 6 à 9 dans lequel la partie inférieure (22) et la partie supérieure (26) sont articulées entre elles au moyen d'au moins un axe de rotation (52) apte à guider la partie supérieure (26) dans un mouvement de rotation simple par rapport à la partie inférieure (22).
11. Aileron (50) comportant au moins un pied (10) selon l'une des revendications précédentes.
12. Aileron (50) selon la revendication précédente, dans lequel l'aileron (50) et la partie supérieure (26) du pied (10) sont réalisés au moyen d'un même procédé de moulage.
13. Pièce de carrosserie (60) de véhicule (70) comportant un aileron (50) selon l'une des revendications 11 et 12 dans laquelle l'aileron (50) est mobile entre une position rétractée dans laquelle il affleure avec une surface externe (64) de la pièce de carrosserie (60), et une position déployée.
14. Pièce de carrosserie (60) selon la revendication précédente dans laquelle la partie inférieure (22) du pied (10) effectue un mouvement de translation par rapport à la surface externe (64) de la pièce de carrosserie (60), lorsque l'aileron (50) passe de la position rétractée et la position déployée et inversement.
15. Pièce de carrosserie (60) selon l'une des revendications 13 et 14 dans laquelle la partie supérieure (26) du pied (10) effectue un mouvement de rotation par rapport à la partie inférieure (22) lorsque l'aileron (50) passe de la position rétractée et la position déployée et inversement.
16. Pièce de carrosserie selon les revendications 14 et 15 dans laquelle la translation de la partie inférieure (22) du pied (10) et la rotation de la partie supérieure (26) du pied (10) sont simultanées lorsque l'aileron (50) passe de la position rétractée à la position déployée, ou de la position déployée à la position rétractée.
17. Pièce de carrosserie selon les revendications 14 et 15 dans laquelle la translation de la partie inférieure (22) du pied (10) est préalable à la rotation de la partie supérieure (26) du pied (10) lorsque l'aileron (50) passe de la position rétractée à la position déployée.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE8801032U1 (fr) * 1988-01-29 1988-04-21 Strosek Auto Design Gmbh, 8919 Utting, De
US5018779A (en) * 1989-10-17 1991-05-28 Lund Industries, Incorporated Cab fairing
EP0711700A1 (fr) * 1994-11-11 1996-05-15 Dr.Ing.h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft Déflecteur comportant des prises d'air moteur

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