Brevet FR2880323A1 — publié le 20060707

La présente invention concerne un dispositif aérodynamique pour améliorer la tenue de route et la stabilité d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel dispositif aérodynamique. Les véhicules automobiles, lorsqu'ils roulent, sont soumis à un certain nombre d'efforts qui s'oppose à leur avancement. Ces efforts sont en particulier les frottements solides, c'est à dire les contacts des roues avec le sol, et les frottements aérodynamiques, comme par exemple les frottements de l'air sur les parois de la carrosserie du véhicule. En plus de ces frottements, les véhicules automobiles sont soumis à une troisième source d'efforts qui s'oppose également à leur avancement. Ces efforts sont les forces aérodynamiques exercées sur le véhicule à travers des régions de surpression et de dépression. En effet, à haute vitesse, ces efforts deviennent dominant par rapport aux autres et jouent un rôle essentiel sur la consommation et la stabilité du véhicule. Ces forces aérodynamiques sont essentiellement générées par les dépressions créées par les décollements, les recirculations et les tourbillons longitudinaux de l'air. Les recirculations et donc les régions de basse pression sont importantes sur l'arrière du véhicule et particulièrement au niveau de la lunette arrière et du coffre. En effet, les écoulements de l'air à l'arrière des véhicules automobiles sont complexes et., en général, il se produit un équilibre entre les décollements et les tourbillons longitudinaux. Les dispositifs utilisés en aérodynamique automobile interviennent sur le décollement qui a lieu sur l'arrière du véhicule, en particulier dans la région du raccord entre le pavillon et la lunette arrière, d'une part, et la lunette arrière et le coffre, d'autre part. Les dispositifs classiques sont essentiellement constitués par des becquets, des ailerons ou des déflecteurs placés dans ces zones à l'arrière du véhicule. Le becquet est utilisé le plus souvent pour réduire le coefficient de 30 pénétration dans l'air et les autres systèmes sont plutôt utilisés pour réduire la portance. Par ailleurs, lorsque le véhicule se déplace, une force verticale appelée portance aérodynamique vient modifier sa charge et son équilibre dynamique. La portance aérodynamique augmente avec le carré de la vitesse et tend à soulever le véhicule et donc à lui faire perdre de l'adhérence. Cette force verticale est donc essentielle pour la stabilité du véhicule à vitesse élevée et par exemple en situation de freinage d'urgence. A cet effet, on connaît des dispositifs aérodynamiques qui comportent un élément aérodynamique formant déflecteur déplaçable et orientable en fonction de la vitesse du véhicule. Généralement, ce type de déflecteur est disposé à l'arrière du véhicule au-dessus du bord arrière du pavillon ou au-dessus du panneau arrière et sa présence permet en effet d'augmenter l'appui aérodynamique sur les roues arrière, en modifiant de manière adéquate la direction de l'écoulement de l'air au niveau de la partie arrière du véhicule. L'adhérence du train arrière se voit ainsi augmentée. Les inconvénients de ces déflecteurs résident dans le fait qu'ils nuisent à l'esthétique général du véhicule et surtout dans la fait que les mécanismes de déplacement de ces déflecteurs sont encombrants réduisant d'autant l'espace disponible, par exemple dans le coffre. L'invention a pour but de proposer un dispositif aérodynamique qui évite ces inconvénients et qui permet d'améliorer la tenue de roue et la stabilité des véhicules automobiles, notamrnent à haute vitesse. L'invention a donc pour objet un dispositif aérodynamique pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un aileron s'étendant transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule et disposé au-dessous du soubassement de ce véhicule, en aval de l'essieu arrière et des moyens de guidage et de commande du déplacement de cet aileron entre, d'une part, une première position extrême escamotée dans le soubassement et une seconde position extrême en saillie au-dessous de ce soubassement et, d'autre part, au moins une position intermédiaire entre les deux positions extrêmes, l'angle d'inclinaison de l'aileron augmentant progressivement au cours de son déplacement entre les première et seconde positions extrêmes. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le dispositif comprend des moyens de variation de l'angle d'inclinaison de l'aileron indépendamment de son déplacement entre les première et seconde positions extrêmes, - l'aileron dans ladite au moins une position intermédiaire et la seconde position extrême est déplacé vers l'arrière du véhicule par les moyens de guidage, - le déplacement de l'aileron dans ladite au moins une position intermédiaire est piloté en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie du véhicule, - le déplacement de l'aileron dans la seconde position est actionné lors d'un freinage d'urgence, - les moyens de guidage du déplacement de l'aileron comprennent deux ensembles symétriques et opposés, comportant chacun, d'une part, un support relié au soubassement et muni d'une glissière verticale et d'une rainure incurvée vers l'arrière du véhicule et, d'autre part, des éléments de liaison entre le support et l'aileron, - les éléments de liaison cle chaque ensemble comprennent un chariot déplaçable par coulissement sur la glissière par les moyens de commande et par un couple de biellettes parallèles et comportant une biellette courte reliant le chariot et l'aileron et une biellette longue reliant le chariot et l'aileron et coopérant avec la rainure, - la biellette courte comporte une première et une seconde extrémités reliées respectivement à l'aileron et au chariot par une liaison à pivot et la biellette longue comporte une première extrémité reliée à l'aileron par une liaison à pivot et une seconde extrémité coulissant dans la rainure et une liaison intermédiaire à pivot avec le chariot, - les moyens de variation de l'angle d'inclinaison de l'aileron sont formés, pour chaque support, par un organe de modification de la position de la seconde extrémité de la biellette courte sur le chariot, comme par exemple un excentrique entraîné en rotation par un moteur électrique pas à pas, et - les moyens de commande du déplacement de l'aileron comprennent un câble relié au chariot de chaque ensemble et dont les deux extrémités sont enroulées en sens inverse l'une par rapport à l'autre sur une gorge en hélice d'une poulie entraînée en rotation par un motoréducteur. L'invention a également pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif aérodynamique tel que précédemment mentionné. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique d'une section longitudinale dans le plan de symétrie de la partie arrière d'un véhicule automobile équipée d'un dispositif aérodynamique conforme à l'invention et montrant différentes positions de ce dispositif aérodynamique, - la Fig. 2 est une vue en perspective montrant un exemple d'implantation du dispositif aérodynamique à l'arrière du véhicule automobile, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective du dispositif aérodynamique conforme à l'invention, - la Fig. 4 est une vue schématique en élévation des moyens de commande du déplacement du dispositif aérodynamique conforme à l'invention, - les Figs. 5A à 5C représentent des schémas montrant les différentes positions de l'aileron du dispositif aérodynamique selon un premier mode de réalisation, et - les Figs. 6A et 6B représentent des schémas montrant différentes positions de l'aileron du dispositif aérodynamique selon un second mode de réalisation. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement la section longitudinale de la partie arrière 1 d'un véhicule automobile qui comporte notamment un plancher 2, un panneau arrière 3 vertical et un pare-chocs arrière 4. La partie arrière 1 du véhicule automobile comporte également un soubassement 5 qui délimite avec le plancher 2 un logement 6 pour une roue de secours 7. Cette partie arrière 1 du véhicule automobile est pourvue d'un dispositif aérodynamique qui a pour but d'améliorer la tenue de route et la stabilité du véhicule, en augmentant l'appui du train arrière, notamment à grande vitesse et qui comprend, entre autres, un aileron 10 s'étendant transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule et disposé au-dessous du soubassement 5 et en aval de l'essieu arrière du véhicule automobile. Ainsi que représenté schématiquement à la Fig. 1, l'aileron 10 est déplaçable par des moyens de guidage et de commande qui seront décrits ultérieurement, entre une première position extrême P1 escamotée dans le soubassement 5 et une seconde position extrême P2 en saillie au-dessous de ce soubassement 5 et également entre au moins une position intermédiaire P3 située entre les deux positions extrêmes. De plus, l'angle d'inclinaison a de l'aileron 10 augmente progressivement au cours de son déplacement entre la première position extrême P1 et la seconde position extrême P2 si bien que dans cette seconde position extrême P2 correspondant à un freinage d'urgence du véhicule automobile, l'angle d'inclinaison a est maximum permettant ainsi d'augmenter l'appui à l'arrière du véhicule et facilitant le contrôle de la trajectoire de ce véhicule par le conducteur. Les moyens 20 de guidage du déplacement de l'aileron 10 et les moyens 50 de commande du déplacement de cet aileron 10 doivent tenir compte de l'architecture très contraignante de la partie arrière 1 du véhicule automobile, c'est à dire de la zone de réparabilité arrière du véhicule constituée par le pare-chocs arrière 4, le logement 6 de la roue de secours 7, ainsi que de la ligne d'échappement 9. Ces moyens 20 et 50 sont donc implantés entre le panneau arrière 3, l'emplacement 6 de la roue de secours 7 et la ligne d'échappement 9, comme montré à la Fig. 2, de telle sorte qu'ils n'empiètent pas sur des emplacements utilisés pour transporter des bagages par exemple et qu'ils permettent de pouvoir accéder aux différents éléments de la carrosserie du véhicule dans le cas d'un choc arrière. En se reportant maintenant aux Figs. 2 à 4, on va décrire les moyens de guidage 20 et de commande 50 du déplacement de l'aileron 10 entre les différentes positions. Les moyens 20 de guidage de l'aileron 10 sont formés par deux ensembles symétriques et opposés désignés chacun par la référence générale 21 et qui sont reliés entre eux par une poutre transversale 22 s'étendant parallèlement à l'aileron 10. Dans ce qui suit, on va décrire un ensemble 21, les deux ensembles étant identiques et les éléments les composant chacun étant 10 désignés par les mêmes références. Chaque ensemble 21 est relié au soubassement 5 du véhicule automobile. Ainsi que montré sur les Figs. 2 et 3, chaque ensemble 21 se compose d'un support comportant une glissière verticale 23 fixée à sa partie inférieure sur la poutre transversale 22 et à sa partie supérieure au soubassement 5 et une rainure 24 incurvée vers l'arrière du véhicule. Chaque ensemble 21 des moyens de guidage du déplacement de l'aileron 10 comprend aussi des éléments de liaison entre le support 21 et cet aileron 10 et qui sont formés par un chariot 25 déplaçable par coulissement sur la glissière 23 et par un couple de biellettes parallèles comportant une biellette courte 26 reliant le chariot 25 et l'aileron 10 et une biellette longue 27 reliant également le chariot 25 et l'aileron 10 et coopérant avec la rainure 24 du support 21. Comme montré notamment à la Fig. 3, la biellette courte 26 comporte une première extrémité 26a reliée à l'aileron 10 au moyen d'une liaison à pivot 28a et une seconde extrémité 26b reliée au chariot 25 par une liaison à pivot 28b, tandis que la biellette longue 27 comporte une première extrémité 27a reliée à l'aileron 10 par une liaison à pivot 29a et une seconde extrémité 27b munie d'un doigt 29b guidé par la rainure 24. La biellette longue 27 est aussi reliée au chariot 27 au moyen d'une liaison à pivot intermédiaire 29c située entre les extrémités 27a et 27b de cette biellette longue 27. Les biellettes 26 et 27 déterminent un système à parallélogramme La glissière 23 est équipée d'un fin de course supérieure 30 dont la position sur cette glissière 23 correspond à la première position extrême escamotée de l'aileron 10 et d'un fin de course inférieur 31 dont la position sur ladite glissière 23 correspond à la seconde position extrême en saillie de l'aileron 10. Les fins de course 30 et 31 limitent donc le déplacement du chariot 25 sur la glissière 23 correspondante et du doigt 29b de la biellette longue 27 dans la rainure 24 du support. En se reportant maintenant à la Fig. 4, on va décrire les moyens de commande du déplacement de l'aileron 10 entre les différentes positions. Ces moyens de commande désignés par la référence générale 50 se composent d'un câble 51 dont les deux extrémités 51a et 51b sont enroulées en sens inverse l'une par rapport à l'autre sur une poulie 52 possédant une gorge en hélice 53. La poulie 52 est entraînée en rotation par exemple par un motoréducteur 54 (Figs. 2 et 3). Le câble 51 à partir de sa première extrémité 51a solidaire de la poulie 52 est guidé par une poulie inférieure 55 montée à la base d'une glissière 23, puis travers le chariot 25 de cette glissière 23 dans lequel il est fixé par un organe approprié, comme pair exemple une vis à pointeau 56. Ce câble passe par une poulie supérieure 57 disposée au-dessus de la glissière 23, puis suit le même chemin pour l'autre glissière 23 où il est relié au chariot 25 correspondant et revient à la poulie 52 dans laquelle sa seconde extrémité 51b est fixée. Ainsi, lorsque la poulie 52 est entraînée en rotation par le motoréducteur 54, le câble 51 déplace les chariots 25 sur les glissières 23 dans le même sens et simultanément. Le déplacement de l'aileron 10 entre les différentes positions est réalisé de la façon suivante. Tout d'abord, lorsque le véhicule automobile est à l'arrêt ou roule à faible vitesse, l'aileron 10 est dans la première position extrême P1 escamotée dans le soubassement 5 du véhicule autorobile, ainsi que montré à la Fig. 5A. Au cours du déplacement du véhicule automobile, le motoréducteur 54 est actionné et piloté en fonction d'informations fournies par exemple par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie du véhicule automobile de façon à déplacer l'aileron 10 dans une position intermédiaire P3 en saillie au-dessous du soubassement 5, comme montré à la Fig. 5B. En effet, lors de la mise sous tension du motoréducteur 54, les chariots 25 sont entraînés verticalement vers le bas par le câble 51. Ces chariots 25 coulissent sur les glissières 23 et déplacent les biellettes 26 et 27 qui suivent le mouvement de translation verticale. Lorsque l'aileron 10 atteint la position intermédiaire P3, le motoréducteur 54 est arrêté. Cette position intermédiaire P3 peut varier en fonction des informations fournies, comme par exemple la vitesse du véhicule. Dans cette position intermédiaire P3, l'aileron 10 a reculé vers l'arrière du véhicule automobile grâce à la forme de la rainure 24 dans laquelle le doigt 29b de la seconde extrémité 27b de chaque biellette longue 27 coulisse. Dans le cas d'un freinage d'urgence détecté par tous moyens appropriés, le motoréducteur 54 est actionné de façon à déplacer les chariots 25 par l'intermédiaire du câble 51 afin d'amener ces chariots 25 dans la position basse en butée sur la fin de course 31. Ainsi, l'aileron 10 est amené dans la seconde position extrême P2, comme montré à la Fig. 5C, dans laquelle il occupe la position la plus basse possible et dans laquelle l'angle d'inclinaison a de cet aileron 10 est maximum afin d'apporter à l'arrière du véhicule automobile un maximum d'appui ce qui permet de diminuer la distance de freinage du véhicule et de faciliter le contrôle de la trajectoire de ce véhicule par le conducteur. Dans cette seconde position extrême P2, l'aileron 10 recule vers l'arrière du véhicule étant donné que le doigt 29b de la seconde extrémité 27b de chaque biellette longue 27 est situé à la partie inférieure de la rainure 24 correspondante. Les différents angles d'inclinaison obtenus par l'aileron 10 pour les positions extrêmes P1 et P2 et pour chaque position intermédiaire P3 entre ces deux positions extrêmes, sont obtenus grâce à la géométrie du parallélogramme formé par chaque ensemble constitué par un chariot 25, une paire de biellettes 26 et 27 et l'aileron 10. Le parallélogramme formé par ces éléments a la particularité de ne pas être parfait, c'est à dire que les distances entre les deux liaisons à pivot 28a et 29a et les liaisons à pivot 28b et 29c sont différentes et que les biellettes entre les liaisons à pivot 28a et 28b de la biellette courte 26 et les liaisons à pivot 29a et 29c de la biellette longue 27 n'ont pas des longueurs identiques. La géométrie de ce parallélogramme permet donc d'avoir une augmentation progressive de l'angle d'inclinaison de l'aileron 10 entre les deux positions extrêmes. Selon une variante représentée sur les Figs. 6A et 6B, le dispositif comprend des moyens de variation de l'angle d'inclinaison de l'aileron 10 indépendamment de son déplacement entre les première et seconde positions extrêmes P1 et P2 et notamment dans la position intermédiaire P3 afin d'augmenter ou de diminuer l'appui aérodynamique à l'arrière du véhicule automobile. Ces moyens de variation de l'inclinaison de l'aileron 10 sont formés, pour chaque ensemble 21, par un organe 60 de modification de la position de la seconde extrémité 26b de chaque biellette courte 26 sur le chariot 25 correspondant. Chaque organe 60 est constitué dans l'exemple de réalisation représenté sur les Figs. 6A et 6B, par un excentrique 61 sur lequel est montée la liaison à pivot 28b et qui est entraîné en rotation par exemple par un moteur électrique pas à pas, non représenté. Cet organe 60 peut être constitué par tout autre système mécanique approprié. Ainsi et comme représenté sur les Figs. 6A et 6B, en faisant tourner l'excentrique 61 dans une position intermédiaire de l'aileron 10, la position de la liaison à pivot 28b de chaque biellette courte 26 sur le chariot 25 correspondant change et la géométrie du parallélogramme au niveau de chaque ensemble 21 est modifiée ce qui agit directement sur l'angle d'inclinaison de l'aileron 10. Le dispositif aérodynamique selon l'invention présente l'avantage de pouvoir s'intégrer facilement dans les volumes disponibles autour de la roue de secours à l'arrière d'un véhicule automobile et cela sans aucune modification de l'architecture de ce véhicule. Le dispositif aérodynamique selon l'invention permet donc de pouvoir modifier l'appui aérodynamique à l'arrière d'un véhicule pendant son déplacement et également lors d'un freinage d'urgence, réduisant ainsi la longueur de freinage et facilitant pour un conducteur, le contrôle de la trajectoire du véhicule automobile. REVENDICATIONS 1. Dispositif aérodynamique pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un aileron (10) s'étendant transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule et disposé au-dessous du soubassement (5) de ce véhicule, en aval de l'essieu arrière, et des moyens de guidage (20) et de commande (50) du déplacement de cet aileron (10) entre, d'une part, une première position extrême escamotée dans le soubassement (5) et une seconde position extrême en saillie au-dessous de ce soubassement (5) et, d'autre part, au moins une position intermédiaire entre les deux positions extrêmes, l'angle d'inclinaison de l'aileron (10), augmentant progressivement au cours de son déplacement entre les première et seconde positions extrêmes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (60) de variation de l'angle d'inclinaison de l'aileron (10) indépendamment de son déplacement entre les première et seconde positions extrêmes. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans ladite au moins une position intermédiaire et la seconde position extrême, l'aileron (10) est déplacé vers l'arrière du véhicule par les moyens (20) de guidage. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le déplacement de l'aileron (10) dans ladite au moins une position intermédiaire est piloté en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie du véhicule. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le déplacement de l'aileron (10) dans la seconde position extrême est actionné lors d'un freinage d'urgence. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (20) de guidage du déplacement de l'aileron (10) comprennent deux ensembles (21) symétriques et opposés comportant chacun, d'une part, un support relié au soubassement (5) et muni d'une glissière (23) verticale et d'une rainure (24) incurvée vers l'arrière du véhicule et, d'autre part, des éléments (25, 26, 27) de liaison entre le support de l'ensemble (21) et l'aileron (10). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments de liaison de chaque ensemble (21) comprennent un chariot (25) déplaçable par coulissement sur la glissière (23) par les moyens (50) de commande et par un couple de biellettes parallèles et comportant une biellette courte (26) reliant le chariot (25) et l'aileron (10) et une biellette longue (27) reliant le chariot (25) et l'aileron (10) et coopérant avec la rainure (24). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la biellette courte (26) comporte une première (26a) et une seconde (26b) extrémités reliées respectivement à l'aileron (10) et au chariot (25) par une liaison à pivot (28a, 28b) et la biellette longue (27) comporte une première extrémité (27a) reliée à l'aileron (10) par une liaison à pivot (29a), une seconde extrémité (27b) coulissant dans la rainure (24) et une liaison à pivot (29c) intermédiaire avec le chariot (25). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les moyens (60) de variation de l'angle d'inclinaison de l'aileron (10) sont formés, pour le support de chaque ensemble (21), par un organe (61) de modification de la position de la seconde extrémité (26b) de la biellette courte (26) par rapport au chariot (25), comme par exemple un excentrique entraîné en rotation par un moteur électrique pas à pas. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens (50) de commande du déplacement de l'aileron (10) comprennent un câble (51) relié au chariot (25) de chaque ensemble et dont les deux extrémités (51a, 51b) sont enroulées en sens inverse l'une par rapport à l'autre sur une gorge en hélice (53) d'une poulie (52) entraînée en rotation par un motoréducteur (54). 11. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif aérodynamique selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes.