Brevet FR2880324A1 — publié le 20060707

La présente invention concerne un système aérodynamique pour améliorer la tenue de route et la stabilité d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel système 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 système aérodynamique qui évite ces inconvénients et qui permet d'améliorer la tenue de roue et la stabilité des véhicules automobiles, notamment à haute vitesse. L'invention a donc pour objet un système 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 extrême est actionné lors d'un freinage d'urgence, - les moyens de guidage du déplacement de l'aileron comprennent deux ensembles formés chacun par au moins un jeu de biellettes reliées entre elles par des articulations et déterminant chacun sensiblement un parallélogramme, lesdits ensembles étant déplaçables par lesdits moyens de commande entre une position repliée l'un sur l'autre dans la première position extrême et au moins une position déployée l'un par rapport à l'autre dans ladite au moins une position intermédiaire et dans la seconde position extrême, - chaque ensemble est formé par deux jeux de biellettes symétriques et parallèles, - ledit au moins un jeu de biellettes du premier ensemble comprend deux biellettes principales reliant un support solidaire du soubassement aux biellettes du second ensemble et une biellette de liaison reliant lesdites biellettes principales à l'opposé du support et ledit au moins un jeu de biellettes du second ensemble comprend deux biellettes principales reliant les biellettes principales du premier ensemble à l'aileron et ladite biellette de liaison reliant lesdites biellettes principales des deux ensembles à l'opposé de l'aileron, - les moyens de guidage du déplacement de l'aileron comprennent également une biellette intermédiaire articulée à une extrémité sur une biellette principale ou sur le support du premier ensemble et à l'autre extrémité sur une biellette principale du second ensemble, - les moyens de variation de l'angle d'inclinaison de l'aileron sont formés par un organe de modification de la position de la liaison des biellettes principales du second ensemble avec les biellettes principales du premier ensemble, ledit organe comprenant 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 motoréducteur de pivotement d'une biellette principale du premier ensemble. L'invention a également pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un système 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 de la partie arrière d'un véhicule automobile équipé d'un système aérodynamique conforme à l'invention et montrant les différentes positions de ce système aérodynamique, - la Fig. 2 est une vue en perspective montrant un exemple d'implantation du système aérodynamique à l'arrière du véhicule automobile, - la Fig. 3 représente un schéma du système aérodynamique conforme à l'invention, - les Figs. 4 et 5 sont des vues en perspective du système aérodynamique conforme à l'invention, dans deux positions, et - les Figs. 6A et 6B représentent des schémas montrant différentes positions de l'aileron du système aérodynamique selon un autre mode de réalisation. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement 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 système 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, 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 d'une ligne d'échappement, non représentée. Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig.2, ces moyens 20 et 50 sont implantés dans le logement 6 destiné à la roue de secours 7 et plus particulièrement entre le pneu 7a et la jante 7b de telle sorte qu'ils n'empiètent pas sur les 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.3 à 5, 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 du déplacement de l'aileron 10 comprennent un premier ensemble désigné par la référence générale 21, formé par au moins un jeu de biellettes et, de préférence, par deux jeux de biellettes symétriques et parallèles. Chaque jeu de biellettes du premier ensemble 21 se compose de deux biellettes principales 22 et 23 reliées à un support 8 solidaire du soubassement 5 du véhicule automobile par une articulation à pivot, respectivement 24 et 25. Les biellettes principales 22 et 23 de chaque jeu de biellettes sont reliées entre elles, à l'opposé du support 8, par une biellette de liaison 30 munie à chaque extrémité d'une liaison à pivot, respectivement 26 et 27. Les biellettes principales 22 des deux jeux de biellettes du premier ensemble 21 sont reliées, à l'une de leur extrémité, par une entretoise 28a portant la liaison à pivot 24 et, à l'autre extrémité, par une entretoise 28b portant la liaison à pivot 26. De même, les biellettes principales 23 ides deux jeux de biellettes du premier ensemble 21 sont reliées entre elles, à l'une de leur extrémité, par une entretoise 29a portant la liaison à pivot 25 et à l'autre extrémité par une entretoise 29b portant la liaison à pivot 27. Ainsi, les biellettes principales 22 et 23, le support 8 et les biellettes de liaison 30 de chaque jeu de biellettes du premier ensemble 21 déterminent sensiblement un parallélogramme. Les moyens 20 de guidage du déplacement de l'aileron 10 comprennent aussi un second ensemble désigné par la référence générale 31 et qui est formé par au moins un jeu de biellettes et, de préférence, par deux jeux de biellettes symétriques et parallèles. Chaque jeu de biellettes du second ensemble 31 se compose de deux biellettes principales 32 et 33 reliant les biellettes principales 22 et 23 du premier ensemble 21 à l'aileron 10. Ainsi, la biellette principale 32 de chaque jeu de biellettes du second ensemble 31 est montée, à l'une de ses extrémités, sur la liaison à pivot 26 portée par l'entretoise 28b et à l'autre de ses extrémités sur l'aileron 10. De même, la biellette principale 33 de chaque jeu de biellettes du second ensemble 31 est montée, à l'une des extrémités, sur la liaison à pivot 27 portée par l'entretoise 29b, et à l'autre extrémité, sur l'aileron 10. Les liaisons à pivot 26 et 27 sont reliées entre elles par la biellette de liaison 30. Ainsi, les biellettes principales 32 et 33, la biellette de liaison 30 et l'aileron 10 déterminent pour chaque jeu de biellettes du second ensemble 31 sensiblement un parallélogramme. Les moyens 20 de guidage du déplacement de l'aileron 10 comprennent également une biellette intermédiaire 34 qui permet de contrôler les déplacements angulaires du second ensemble 31. Cette biellette intermédiaire 34 est fixée, en partie supérieure, par une liaison à pivot 35 sur le support 8 et, en partie inférieure, aux biellettes principales 32 des deux jeux de biellettes du second ensemble 31. Selon une variante, la biellette intermédiaire 34 peut être reliée, en partie supérieure, à une biellette principale 22 ou 23 du premier ensemble 21 et, en partie inférieure, à une biellette principale 32 ou 33 du second ensemble 31. Un ressort de rappel, non représenté, peut être monté entre le 20 support 8 et le second ensemble 31. Les moyens 50 du déplacement de l'aileron 10 entre les différentes positions comprennent un motoréducteur 51 dont l'arbre de sortie, non représenté, est relié par un système de renvoi d'angles par exemple à l'entretoise 29a solidaire des biellettes principales 23 des jeux de biellettes du premier ensemble 21. 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 automobile, ainsi que montré à la Fig. 4. Dans cette position, les ensembles 21 et 31 sont repliés l'un sur l'autre. Au cours du déplacement du véhicule automobile, le motoréducteur 51 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-dessus du soubassement 5, comme montré sur la Fig. 5. En effet, lors de la mise sous tension du motoréducteur 51, l'arbre de sortie de ce motoréducteur entraîne l'entretoise 29a ce qui a pour effet de déployer les ensembles 21 et 31 et de déplacer l'aileron 10 entre la première position extrême P1 et une position iintermédiaire P3. Au cours de ce déplacement, la biellette intermédiaire 34 contrôle le déplacement angulaire du second ensemble 31. 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 et plus l'aileron 10 descend, plus l'angle d'inclinaison a de cet aileron 10 est important. Dans le cas d'un freinage d'urgence détecté par tous moyens appropriés, le motoréducteur 51 est actionné de façon à déployer les ensembles 21 et 31 et à amener l'aileron 10 dans sa seconde position extrême P2 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 permettant de diminuer la longueur de freinage du véhicule et de faciliter le contrôle de la trajectoire de ce véhicule par le conducteur. D'une manière générale, la descente de l'aileron 10 peut être contrôlée par un capteur de position angulaire, non représenté, relié au motoréducteur 51 et cette descente est asservie à l'assiette du véhicule grâce à un capteur de hauteur, non représenté. Selon une variante représentée sur les Figs. 6A et 6B, le système comprend des moyens de variation de II'angle d'inclinaison a 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 par un organe 60 de modification de la position de la liaison des biellettes principales 33 des deux jeux de biellettes du second ensemble 31 avec l'entretoise 29b, c'est à dire avec les biellettes principales 23 des deux jeux de biellettes du premier ensemble 21. 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 l'extrémité correspondante de chaque biellette principale 33 du second ensemble 31. Les excentriques 61 sont entraînés en synchronisme 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 montré sur les Figs. 6A et 6B en faisant tourner les excentriques 61 dans une position intermédiaire P3 de l'aileron 10, la position de la liaison des biellettes principales 33 du second ensemble 31 opposée à l'aileron 10, varie ce qui agit directement sur l'angle d'inclinaison a de l'aileron 10 qui varie en conséquence. Selon une autre variante et afin de tenir compte de la proximité entre la ligne d'échappement, non représenté et l'aileron 10 en position escamotée, le déplacement de cet aileron 10 peut, au cours de sa descente être également déplacé transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. Pour cela, les axes des biellettes principales 22 et 23 du premier ensemble 21 peuvent être inclinées et les liaisons à pivot de la biellette intermédiaire 34 sont remplacées par des liaisons à rotule. Le système aérodynamique selon l'invention présente l'avantage de pouvoir s'intégrer facilement dans les volumes disponibles à l'arrière d'un véhicule automobile et cela sans aucune modification de l'architecture de ce véhicule. Il est en particulier compatible et peut s'intégrer dans la cuvette de roue de secours. Le système 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. Système 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 cet 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. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans ladite au moins position intermédiaire et la seconde position extrême, l'aileron (10) est déplacé vers l'arrière du véhicule par des moyens (20) de guidage. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le déplacement de l'aileron (10) dans ladite au moins 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. Système 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. Système 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; 31) formés chacun par au moins un jeu de biellettes (22, 23; 30; 32; 33) reliées entre elles par des articulations (24, 25, 26, 27) et déterminant chacun sensiblement un parallélogramme, lesdits ensembles (21; 31) étant déplaçables par lesdits moyens (50) de commande entre une position repliée l'un sur l'autre dans la première position extrême et au moins une position déployée l'un par rapport à l'autre dans ladite position intermédiaire et dans la seconde position extrême. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque ensemble (21; 31) est formé par deux jeux de biellettes symétriques et parallèles. 8. Système selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit au moins un jeu de biellettes du premier ensemble (21) comprend deux biellettes principales (22, 23) reliant un support (8) solidaire du soubassement (5) aux biellettes (32, 33) du second ensemble (31) et une biellette de liaison (30) reliant lesdites biellettes principales (22, 23) à l'opposé du support (8) et ledit au moins un jeu de biellettes du second ensemble (31) comprend deux biellettes principales (32, 33) reliant les biellettes principales (22, 23) du premier ensemble (21) à l'aileron (10) et ladite biellette de liaison (30) reliant lesdites biellettes principales (22, 23; 32, 33) des deux ensembles (21; 31) à l'opposé de l'aileron (10). 9. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les moyens de guidlage (20) du déplacement de l'aileron (10) comprennent également une biellette intermédiaire (34) articulée à une extrémité sur une biellette principale (22, 23) ou sur le support (8) du premier ensemble (21) et à l'autre extrémité sur une biellette principale (32, 33) du second ensemble (31). 10. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les moyens (60) de variation de l'angle d'inclinaison de l'aileron (10) sont formés par un organe (61) de modification de la position de la liaison des biellettes principales (32) du second ensemble (31) avec les biellettes principales (22) du premier ensemble (21), ledit organe comprenant par exemple un excentrique entraîné en rotation par un moteur électrique pas à pas. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens (50) de déplacement de l'aileron (10) comprennent un motoréducteur (51) de pivotement d'une biellette principale (23) du premier ensemble (21). 12. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un système aérodynamique selon l'une quelconque des revendications précédentes.