Brevet FR2820689A1 — publié le 20020816

SYSTEME DE REDUCTION DU BATTEMENT DE TOIT OUVRANT DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne les toits ouvrants de véhicules automobiles, et plus particulièrement un équipement pour de tels toits ouvrants, destiné à empêcher le phénomène de battement à l'intérieur de l'habitacle. En théorie, il est connu que lorsque l'écoulement d'un fluide affleure une cavité, il se développe à l'interface une couche de mélange dans laquelle sont générées des oscillations et des tourbillons venant heurter le bord aval de l'ouverture. De fortes pulsations apparaissent alors dans la cavité lorsque la fréquence des instabilités est proche de sa fréquence de résonance. Dans un véhicule automobile, ce phénomène se produit à certaines vitesses critiques dans l'habitacle lorsqu'une vitre latérale est ouverte, et de façon plus systématique et plus accentuée en cas d'ouverture d'un toit ouvrant. On appelle communément battement de toit ouvrant ces puissantes pulsations de pression qui sont très gênantes, voire dangereuses, pour le conducteur et les passagers du véhicule. En pratique, il convient donc d'équiper les toits ouvrants de moyens pour remédier à ce phénomène de battement. Les solutions existantes consistent pour la plupart à placer un déflecteur en amont de l'ouverture de toit ouvrant, afin de dévier l'écoulement vers le haut suffisamment pour provoquer son recollement sur le pavillon au-delà du bord aval de l'ouverture, ou bien pour déstructurer l'écoulement au niveau de l'ouverture en vue de réduire ou empêcher la formation d'oscillations cohérentes susceptibles de venir heurter le bord aval de l'ouverture. Plusieurs variantes appartenant à ce type de solutions portent notamment sur différentes formes et positionnements du déflecteur, telles celles décrites dans les brevets US 5671970 au nom de Webasto Sunroofs Inc., DE 3925808 au nom de Bayerische Motoren Werke AG et FR 2774038 au nom de la présente demanderesse. Tous ces systèmes basés sur l'implantation d'un déflecteur en amont de l'ouverture de toit ouvrant ont en commun un certain nombre d'inconvénients de caractère relativement rédhibitoire. L'un d'eux est la difficulté de mise au point, sachant que le phénomène de battement est très sensible aux moindres variations dans la position du déflecteur, tandis que celles-ci sont en pratique inévitables de par les écarts de fabrication. Par ailleurs, intégrer un déflecteur dans le dispositif de toit ouvrant nécessite de concevoir pour lui une cinématique de rangement. Il en résulte inévitablement un plus grand encombrement du dispositif qui affecte directement l'architecture du véhicule et l'ergonomie de son habitacle, s'agissant de la garde du toit. Un autre inconvénient réside dans l'accroissement du nombre des pièces composant le dispositif de toit ouvrant, ainsi donc que dans sa plus grande complexité technique, ce qui augmente en premier lieu son coût, mais également les risques de défaillance. Enfin, la présence du déflecteur, d'un point de vue esthétique, peut également faire apparaître une difficulté supplémentaire dans la définition de la forme ou de la ligne d'un nouveau véhicule, cette présence étant en effet visuellement proéminente. Des solutions autres que ces systèmes à déflecteur sont divulguées dans les brevets DE 19706673 au nom de Daimler Benz AG, US 5734727 au nom de ASC Inc. et DE 19742741 au nom de Audi NSU Auto Union AG. DE 19706673 fait état d'un panneau venant couvrir un coin arrière de l'ouverture de toit ouvrant pour perturber l'impact des tourbillons sur le bord aval. US 5734727 divulgue quant à lui un système électronique actif qui commande des déplacements du toit ouvrant en fermeture ou en ouverture en fonction des données provenant de microphones placés dans l'habitacle. De par leur principe même qui consiste à modifier la forme de l'ouverture et à la réduire, ces deux systèmes contrecarrent une fonction essentielle du toit ouvrant qui est la circulation d'air dans l'habitacle. Le système proposé dans le troisième document précité, DE 19742741, consiste en un moyen de contrôle des pulsations par un haut-parleur émettant en opposition de phase, en fonction des données provenant d'un microphone placé dans l'habitacle. Il s'agit là d'une solution coûteuse et techniquement complexe. La présente invention résulte de la recherche d'une nouvelle solution pour neutraliser le phénomène de battement de toit ouvrant d'un véhicule, qui soit globalement plus satisfaisante que les systèmes précités, du fait d'allier à son efficacité les qualités d'être notamment techniquement simple et fiable, d'implantation aisée et visuellement discrète. A cet effet, alors que le principe sous-jacent à la plupart des systèmes existants mentionnés plus haut consiste à perturber l'écoulement au niveau de l'ouverture, l'invention est basée sur le principe exactement contraire d'organiser cet écoulement en forçant son oscillation, mais à une fréquence différente de la fréquence de résonance de l'habitacle afin d'éviter le couplage qui se traduit par le phénomène de battement. L'invention est donc un dispositif de réduction du battement de toit ouvrant d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend, placés le long du bord amont de l'ouverture de toit ouvrant, des moyens de forçage pour forcer dans la couche de mélange qui se forme au niveau de l'ouverture de toit ouvrant, l'organisation des instabilités à une. fréquence prédéterminée, choisie différente de la fréquence de résonance de l'habitacle. Dans une première forme de réalisation de l'invention, lesdits moyens de forçage placés le long du bord amont de l'ouverture de toit ouvrant consistent en une rampe d'injection d'air destinée à injecter de l'air dans ladite couche de mélange sous forme de pulsations à ladite fréquence prédéterminée choisie différente de la fréquence de résonance de l'habitacle. En pratique, ladite rampe sera avantageusement alimentée par un générateur d'air comprimé alternatif placé à proximité de celle-ci. Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, lesdits moyens de forçage placés le long du bord amont de l'ouverture de toit ouvrant consistent en une bande chauffante pouvant être soumise à un échauffement périodique à ladite fréquence prédéterminée choisie différente de la fréquence de résonance de l'habitacle, s'agissant avantageusement d'une bande chauffante électrique alimentée par un générateur d'impulsions de courant. Dans une troisième forme de réalisation de l'invention, lesdits moyens de forçage placés le long du bord amont de l'ouverture de toit ouvrant consistent en une bande pouvant être soumise à des vibrations mécaniques à ladite fréquence prédéterminée choisie différente de la fréquence de résonance de l'habitacle, s'agissant avantageusement d'une bande piézoélectrique couplée à une source de courant alternatif. Dans les trois cas pareillement, lesdits moyens de forçage sont de mise en oeuvre simple et visuellement très discrets. Les caractéristiques et avantages de l'invention mentionnés ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement dans la description suivante et les dessins joints, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue schématique de dessus d'un toit ouvrant équipé d'un dispositif selon l'invention selon une première forme de réalisation ; la Fig. 2 est une vue schématique en coupe selon la ligne II-II de la Fig. 1, à échelle plus grande ; la Fig. 3 est une vue semblable à la Fig. 2 représentant le toit ouvrant en position de fermeture ; la Fig. 4 est une vue similaire à la Fig. 1, illustrant un même toit ouvrant équipé de l'une ou l'autre de seconde et troisième formes de réalisation du dispositif selon l'invention ; la Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne V-V de la Fig. 4, à plus grande échelle ; et la Fig. 6 est une vue semblable à la Fig. 5, représentant le toit ouvrant en position de fermeture. Dans l'ensemble de ces dessins, les mêmes références ont été utilisées partout pour désigner les mêmes éléments. Considérant d'abord les Figs. 1 à 3, elle représentent très schématiquement la partie d'un pavillon de véhicule automobile 1 comprenant un ensemble de toit ouvrant, soit une ouverture 5 entre l'intérieur de l'habitacle 2 et l'environnement extérieur 3, que vient fermer sélectivement par coulissement vers l'avant un panneau 4. Lorsque le véhicule est en condition normale de roulage avec son toit ouvert, l'air de l'environnement extérieur se déplace par rapport au pavillon 1 de l'avant vers l'arrière, selon la flèche F, en formant une couche de mélange au niveau de l'ouverture 5 dans laquelle les perturbations sont susceptibles de faire apparaître dans l'habitacle le phénomène de battement explicité précédemment. Le dispositif selon l'invention prévu ici pour neutraliser ce phénomène de battement comprend une rampe d'injection d'air 6 agencée le long du bord amont 5a de l'ouverture sous la forme d'une pluralité de buses 60, orientées vers le haut et vers l'arrière, selon un angle qui peut être d'environ 450 par exemple, comme représenté à la Fig. 2. La rampe 6 est alimentée de façon alternative par un générateur d'air comprimé 7, à une fréquence F choisie différente de la fréquence de résonance f de l'habitacle 2. Le générateur d'air comprimé 7 est mis en marche ou arrêté, comme illustré très schématiquement par le circuit de commande avec son interrupteur 11 respectivement fermé et ouvert aux Figs. 2 et 3, au moyen d'un capteur 10 détectant la position de fermeture complète du panneau 4. Les Figs. 4 à 6 illustrent exactement de la même façon que les Figs. 1 à 3 une autre forme de dispositif selon l'invention. Ici, le dispositif comprend une bande mince 8 de largeur L, fixée sur le pavillon 1 à une courte distance d en avant du bord amont 5a de l'ouverture 5. Dans une première version de ce dispositif, la bande 8 est une bande électrique chauffante destinée à induire des impulsions thermiques dans la couche de mélange au niveau de l'ouverture 5 selon une fréquence F choisie différente de la fréquence de résonance f de l'habitacle 2. A cet effet, la bande 8 est alimentée par un générateur de courant 9 lui fournissant des impulsions de courant à ladite fréquence F. Le générateur de courant 9 est mis en marche ou arrêté au moyen d'un même capteur 10 qu'aux Figs. 1 à 3 détectant la position de fermeture complète du panneau 4. Dans une seconde version du dispositif des Figs. 4 à 6, la bande 8 est une bande piézoélectrique destinée à induire des vibrations mécaniques dans la couche de mélange au niveau de l'ouverture 5 selon une fréquence F choisie différente de la fréquence de résonance f de l'habitacle 2. Elle est alimentée à cet effet par un générateur de courant alternatif 9 dont le fonctionnement est commandé comme dans les exemples précédents au moyen du même capteur 10. REVENDICATIONS 1) Dispositif de réduction du battement de toit ouvrant d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend, placés le long du bord amont (5a) de l'ouverture de toit ouvrant (5), des moyens de forçage pour forcer dans la couche de mélange qui se forme au niveau de l'ouverture de toit ouvrant (5), l'organisation des instabilités à une fréquence prédéterminée (F), choisie différente de la fréquence de résonance (f) de l'habitacle (2). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de forçage placés le long du bord amont (5a) de l'ouverture de toit ouvrant (5) consistent en une rampe d'injection d'air (6) destinée à injecter de l'air dans ladite couche de mélange sous forme de pulsations à ladite fréquence prédéterminée (F) différente de la fréquence de résonance (f) de l'habitacle (2). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite rampe d'injection d'air (6) est alimentée par un générateur d'air comprimé alternatif (7) placé à proximité de celle-ci. 4) Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite rampe d'injection d'air (6) comprend une pluralité de buses (60) orientées vers le haut et vers l'arrière. 5) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de forçage placés le long du bord amont (5a) de l'ouverture de toit ouvrant (5) consistent en une bande chauffante (8) destinée à être soumise à un échauffement périodique à ladite fréquence prédéterminée (F) choisie différente de la fréquence de résonance (f) de l'habitacle (2). 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bande chauffante (8) est une bande chauffante électrique alimentée par un générateur d'impulsions de courant (9). 7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de forçage placés le long du bord amont (5a) de l'ouverture de toit ouvrant (5) consistent en une bande (8) destinée à être soumise à des vibrations mécaniques à ladite fréquence prédéterminée (F) choisie différente de la fréquence de résonance (f) de l'habitacle (2). 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite bande (8) est une bande piézoélectrique couplée à une source de courant alternatif (9). 9) Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que ladite bande (8) est fixée sur le pavillon (1) du véhicule, à une distance (d) légèrement en avant dudit bord amont (Sa) de l'ouverture de toit ouvrant (5). 10) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de forçage sont commandés au moyen d'un capteur (10) détectant la position de fermeture complète du panneau de toit ouvrant (4).