Brevet FR2896758A1 — publié le 20070803

-1- SOUS ENSEMBLE DE VEHICULE AUTOMOBILE ADAPTE A ETRE INTEGRE DANS UN ELEMENT DE CARROSSERIE DU VEHICULE La présente invention se rapporte à un sous ensemble de véhicule automobile adapté à être intégré dans un élément de carrosserie du véhicule. Elle concerne en particulier un tel sous ensemble qui présente un panneau externe délimitant un orifice de dispositif aérodynamique qui comporte une chambre dont le volume est variable. Un tel sous ensemble est décrit dans le document FR2859160 dans lequel il y a deux orifices opposés pour un même actionneur. Le sous ensemble selon FR2859160 est destiné à générer des flux d'air à travers les orifices pour réduire la traînée aérodynamique du véhicule lorsqu'il est en mouvement, en contrôlant des écoulements d'air sur la carrosserie. Ce contrôle constitue un moyen efficace pour diminuer la résistance au déplacement dans l'air et par conséquent, pour réduire la consommation énergétique dudit véhicule. En outre ce contrôle peut être utilisé pour améliorer la stabilité dynamique du véhicule. En effet, lorsqu'un véhicule automobile est entraîné en mouvement dans l'air au niveau du sol, c'est également vrai pour les objets terrestres évoluant à des vitesses au moins comparables dans des conditions similaires, des contraintes qui résultent d'actions aérodynamiques de contact, s'exercent sur la surface externe des parois. Ces actions aérodynamiques se décomposent en deux, des premières actions aérodynamiques d'origine visqueuse et turbulente et des secondes actions aérodynamiques de pression. Bien que les premières soient essentiellement liées à la formation des couches limites qui se développent à la surface des parois et les secondes à la géométrie du véhicule, elles sont néanmoins fortement liées entre elles. La somme de ces actions aérodynamiques de pression et de frottements se traduit par la traînée aérodynamique dont la réduction -2- permet de diminuer la résistance au déplacement du véhicule dans l'air. Dans le document FR2859160, la réduction de la traînée est effectuée par l'actionneur qui déplace à coulissement un organe tubulaire monté à coulissement dans un évidement cylindrique. L'organe tubulaire est entraîné alternativement en translation pour faire varier alternativement le volume de chambres à chaque extrémité de l'organe tubulaire, chaque chambre communiquant avec des fentes formant les orifices pour générer les flux d'air. L'actionneur selon FR2859160 peut être volumineux, ce qui pose des problèmes pour l'intégration dans un véhicule à des emplacements où la place disponible est comptée, surtout s'il faut implanter plusieurs sous ensembles. Le document EP0315806 décrit un dispositif aérodynamique à électro aimant qui présente pour inconvénient d'avoir une certaine inertie et qui peut aussi être volumineux. Le document WO99/26457 décrit un dispositif miniature à jet synthétique pour appareil électronique, pour une aération ponctuelle de composant. Il ne permet pas d'agir sur une grande surface telle qu'une surface de véhicule automobile. L'invention vise à améliorer les diverses solutions proposées ci-dessus. L'invention a pour objet un sous ensemble de véhicule automobile adapté à être intégré dans un élément de carrosserie du véhicule, le sous ensemble présentant un panneau externe délimitant un orifice de dispositif aérodynamique qui comporte une chambre dont le volume est variable. Le sous ensemble comporte une pluralité d'orifices d'une pluralité de dispositifs aérodynamiques, chaque dispositif comportant au moins l'un desdits orifices et comportant une paroi qui délimite la chambre et présente une membrane dont un mouvement est animé par réaction d'un matériau de membrane à l'application d'une tension électrique. -3- Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention qui peuvent être prises séparément ou en combinaison : - le matériau de la membrane comporte un matériau polymère électro actif ou piézo électrique, - chaque dispositif comporte une pluralité de membranes, - chaque chambre comporte une pluralité d'orifices - deux chambres adjacentes de deux dispositifs adjacents comporte une paroi commune avec une membrane commune, - la paroi présentant la membrane est sensiblement parallèle au panneau délimitant l'orifice, - la paroi présentant la membrane est sensiblement perpendiculaire au panneau délimitant l'orifice, - l'orifice est une fente, - les orifices (26) sont des fentes alignées de manière à former une ouverture sous forme d'une fente d'apparence continue, L'invention a également pour objet un véhicule qui comporte au moins un sous ensemble selon l'invention. Le véhicule comporte des moyens pour commander l'application de la tension électrique selon au moins une fréquence déterminée. La tension appliquée dans un premier dispositif du sous ensemble peut être différente de la tension appliquée au même instant et au moins temporairement à un deuxième dispositif du sous ensemble. La tension appliquée dans un premier dispositif du sous ensemble peut être identique à la tension appliquée au même instant et au moins temporairement à un deuxième dispositif du sous ensemble. Le sous ensemble est un sous ensemble de contrôle de l'écoulement de l'air autour du véhicule adapté à générer des flux d'air à travers les orifices de manière à réduire la traînée aérodynamique du véhicule lorsqu'il est en mouvement, les flux d'air étant des jets synthétiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante des -4- modes de réalisation non limitatifs de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective de trois quart arrière et de dessus d'un véhicule comportant un sous ensemble selon l'invention, - la figure 2 est une section d'un dispositif de sous ensemble selon l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation de sous ensemble selon l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation de sous ensemble selon l'invention, les figures 5 à 8 sont des vues en perspective de divers modes de réalisation de dispositifs de sous ensemble selon l'invention. Dans la description qui va suivre, la direction désignée L est la direction longitudinale correspondant à l'axe d'avancement d'un véhicule, la direction désignée T est transversale, la direction désignée V est verticale. L'axe L est orienté de l'avant vers l'arrière du véhicule, l'axe T de la gauche vers la droite et l'axe V du bas vers le haut. Selon l'invention, un véhicule 10 automobile est équipé de sous ensembles 20 intégrés dans un élément de carrosserie, ici le pavillon du véhicule. Il y a un sous ensemble 20, à proximité du pare brise et un sous ensemble à proximité de la lunette arrière. Chaque sous ensemble est situé à un emplacement où l'air est susceptible de s'écouler au voisinage de la surface externe 22 du pavillon en formant une couche limite comprise entre une lame d'air fortement perturbée proche de la surface externe 22 et une lame d'air non perturbée éloignée de la surface externe 22, lorsque le véhicule automobile est en mouvement. Chaque sous ensemble, assemblé au pavillon, présente une portion de la surface externe 22 sur un panneau externe 24 délimitant un orifice 26 de dispositif aérodynamique. -5Chaque dispositif comporte une chambre 30 dont le volume est variable par le mouvement d'une membrane 32, la chambre étant ouverte au niveau de l'orifice 26. Ici, chaque dispositif comporte une chambre parallélépipédique rectangle. Selon l'invention, le sous ensemble 20 comporte une pluralité d'orifices 26 d'une pluralité de dispositifs aérodynamiques, chaque dispositif comportant au moins l'un desdits orifices 26 et comportant une desdites chambres 30. Afin de proposer un sous ensemble compact, la membrane 32 est placée directement sur au moins une des parois qui délimite la chambre 30. Le mouvement de la membrane 32 est animé par réaction d'un matériau de la membrane à l'application d'une tension électrique. Lorsque la membrane 32 est actionnée en appliquant une tension électrique (générateur 33 visible à la figure 3), il y a déplacement radial et transversal de la membrane, qui se traduit par une flexion périodique, qui crée un jet d'air composé de structures tourbillonnaires 40 à travers l'ouverture, ce qui permet de contrôler l'écoulement extérieur 42. Dans un mode de réalisation, le matériau de la membrane comporte un matériau polymère électro actif, du type connu par l'homme du métier dans le document US2003/0214199. Le principe de fonctionnement est l'application d'une tension aux bornes d'électrodes déposées sur une couche de polymère isolant, la tension (courant continu) induisant une différence de potentiel entre les deux électrodes et une déformation du polymère. Les avantages d'une membrane avec polymère électro actif sont les suivants : grande capacité de déformation, fonctionnement à haute et basse fréquence et dans une large gamme de température, fonctionnement silencieux, grande énergie spécifique (supérieure à celle des matériaux électro céramiques ou des alliages à mémoire de forme), temps de réponse de l'ordre de la milliseconde, faible coût de production. -6- Dans un autre mode de réalisation, le matériau de la membrane comporte un matériau piézo électrique, du type connu par l'homme du métier dans le document W099/26457. Selon l'invention, une céramique piézo électrique est collée sur un support métallique formant la membrane. L'avantage d'une membrane piézo électrique selon l'invention est qu'elle assure un régime linéaire de fonctionnement jusque dans les hautes fréquences (autour du KHz) dans une large gamme de température, avec un temps de réponse rapide de l'ordre de la milliseconde. Sa consommation d'énergie est minimale comparée à celle consommée par des actionneurs de type électro aimant agissant sur un piston. Sa masse est très faible, tout comme son coût et son encombrement. La vitesse du jet en sortie de l'orifice est fonction de la tension d'alimentation de la membrane piézo électrique. Ici, dans l'exemple représenté à la figure 2, la paroi présentant la membrane 32 est la paroi de fond de la cavité 30 qui est sensiblement parallèle au panneau délimitant l'orifice, à distance de ce dernier. Ce type de dispositif est suffisamment compact pour être 20 intégré dans un sous ensemble présentant une pluralité de dispositifs dans un pavillon de véhicule. Dans le cas du mode de réalisation de la figure 3, les dispositifs du sous ensemble sont disposés selon un pavage, chaque dispositif du pavage étant conforme au mode de réalisation de la 25 figure 2. Dans les modes de réalisation représentés aux figures 5 à 8, la chambre est sensiblement trois fois plus longue que large et haute. Il est possible que la chambre soit encore plus longue par rapport à sa hauteur et sa largeur. 30 Dans les modes de réalisation représentés aux figures 4, 5 et 7 chaque dispositif du sous ensemble comporte une pluralité de membranes. Les membranes de chaque dispositif sont alimentées en -7- phase dans le cas des modes de réalisation des figures 5 et 7, les membranes étant alignées sur une même paroi. Dans les modes de réalisation représentés aux figures 5 et 6, chaque chambre 30 comporte une pluralité d'orifices. A la figure 5, les orifices sont de section circulaire et sont alignés sur la longueur du panneau 24 de la chambre. A la figure 6, les orifices sont des fentes et sont alignés parallèlement, sur la longueur du panneau 24 de la chambre. Dans les modes de réalisation représentés aux figures 4 à 8, la paroi présentant la membrane 32 ou les membranes 32 est sensiblement perpendiculaire au panneau 24 délimitant l'orifice. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, deux chambres adjacentes de deux dispositifs adjacents comportent une paroi commune avec une membrane commune. Les membranes de chaque dispositif sont alimentées en opposition de phase dans le cas du mode de réalisation de la figure 4, les membranes étant sur des parois opposées d'une même chambre. En alignant des dispositifs tels que ceux représentés aux figures 7 et 8, le sous ensemble comporte une ouverture sous forme d'une longue fente d'apparence continue qui peut par exemple être placée juste à l'arrière d'un pare brise de véhicule pour le traitement de l'écoulement sur le pavillon, au bénéfice de la réduction de la consommation, éventuellement combiné au bénéfice de la réduction du bruit dans l'habitacle du véhicule. Une alternative consiste à mettre aussi bout à bout des dispositifs dans un sous ensemble, mais en supprimant la paroi séparant deux dispositifs adjacent pour avoir un sous ensemble équivalent à un long dispositif tel que représenté aux figures 7 et 8. Le véhicule comporte des moyens pour commander l'application de la tension électrique dans les membranes selon au moins une fréquence déterminée. Par exemple, dans un premier mode de fonctionnement, au moins temporairement, la tension appliquée dans un premier dispositif du sous ensemble est différente -8- la tension appliquée au même instant à une deuxième dispositif du sous ensemble. Dans un deuxième mode de fonctionnement, au moins temporairement, la tension appliquée dans un premier dispositif du sous ensemble peut être identique à la tension appliquée au même instant à une deuxième dispositif du sous ensemble. REVENDICATIONS 1) Sous ensemble de véhicule autômobile adapté à être intégré dans un élément de carrosserie du véhicule, le sous ensemble présentant un panneau externe (24) délimitant un orifice (26) de dispositif aérodynamique qui comporte une chambre (30) dont le volume est variable, caractérisé en ce que le sous ensemble (20) comporte une pluralité d'orifices (26) d'une pluralité de dispositifs aérodynamiques, chaque dispositif comportant au moins l'un desdits orifices (26) et comportant une paroi qui délimite la chambre (30) et présente une membrane (32) dont un mouvement est animé par réaction d'un matériau de membrane à l'application d'une tension électrique. 2) Sous ensemble selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que le matériau de la membrane (32) comporte un matériau polymère électro actif. 3) Sous ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de la membrane (32) comporte un matériau piézo électrique. 20 4) Sous ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque dispositif comporte une pluralité de membranes (32). 5) Sous ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque chambre 25 (30) comporte une pluralité d'orifices (26). 6) Sous ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux chambres adjacentes (30) de deux dispositifs adjacents comportent une paroi commune avec une membrane commune (32). 30 7) Sous ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi présentant la membrane (32) est sensiblement parallèle au panneau délimitant l'orifice (26).- 10 - 8) Sous ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi présentant la membrane (32) est sensiblement perpendiculaire au panneau délimitant l'orifice (26). 9) Sous ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice (26) est une fente. 10) Sous ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les orifices (26) sont des fentes alignées de manière à former une ouverture sous forme d'une fente d'apparence continue. 11) Véhicule automobile comportant au moins un sous ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour commander l'application de la tension électrique selon au moins une fréquence déterminée, la tension appliquée dans un premier dispositif du sous ensemble (20) étant différente de la tension appliquée au même instant et au moins temporairement à un deuxième dispositif du sous ensemble. 12) Véhicule automobile comportant au moins un sous ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour commander l'application de la tension électrique selon au moins une fréquence déterminée, la tension appliquée dans un premier dispositif du sous ensemble (20) étant identique à la tension appliquée au même instant et au moins temporairement à un deuxième dispositif du sous ensemble. 13) Véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le sous ensemble (20) est un sous ensemble de contrôle de l'écoulement de l'air autour du véhicule adapté à générer des flux d'air à travers les orifices (26) de manière à réduire la traînée aérodynamique du véhicule lorsqu'il est en mouvement.