Brevet FR2946001A1 — publié le 20101203

VÉHICULE AUTOMOBILE POURVU DE DÉFLECTEURS DE PASSAGES DE ROUES ET DÉFLECTEUR POUR VÉHICULE AUTOMOBILE Domaine technique de l'invention [0001] L'invention concerne un véhicule automobile comportant au moins une roue disposée dans un passage de roue destiné à intégrer la roue sensiblement à l'intérieur d'une zone du véhicule recouverte par un habillage aérodynamique (carrosserie), et des moyens permettant d'optimiser les flux aérodynamiques au niveau des passages de roues. L'invention concerne également un déflecteur aérodynamique pour passage de roue de véhicule. État de la technique antérieure [0002] De nombreux dispositifs aérodynamiques sont montés sur les véhicules automobiles afin d'optimiser les performances, soit pour augmenter l'adhérence au sol, ou plus fréquemment, pour réduire la traînée. De tels dispositifs sont la plupart du temps prévus à l'avant ou à l'arrière du véhicule. Toutefois, d'autres zones du véhicule peuvent contribuer à créer certaines perturbations aérodynamiques. Ainsi, pour réduire les effets liés à ce phénomène, une des techniques utilisées aujourd'hui sur certains véhicules consiste à diminuer cet impact par l'intégration d'un �spoiler � ou volet ou becquet de roue frontal. Ce � spoiler � a pour effet de diminuer les remontées dans le passage de roue. [0003] FR 2 897 038 présente un exemple d'un dispositif aérodynamique pour véhicule comportant un volet adapté pour dévier l'air à l'avant d'une roue d'un véhicule en mouvement, le volet étant mobile entre une position basse déployée vers le sol et une position haute rétractée. Le dispositif comporte des moyens de déplacement du volet vers le sol et vers l'arrière de manière à ce que le volet en position déployée soit, à proximité du sol et de la roue, sensiblement parallèle à la surface simplifiée avant de la roue. L'efficacité de ce type de dispositif est toutefois limitée. En outre, il n'empêche pas la génération de vortex dans la portion arrière de la roue. Par ailleurs, son emplacement très près de la base de la roue implique certains risques d'endommagements liés aux chocs éventuels avec des obstacles tels que les trottoirs, pierres, corps étrangers en tous genres laissés sur la chaussée, etc. [0004] On connaît également des carénages de roue, consistant en des plaques ou panneaux ou autres surfaces de grande dimension placées devant la roue, ou devant une importante portion de roue, tel que décrit par exemple dans JP 4176784. Dans cet exemple, la surface du carénage occupe pratiquement toute la moitié supérieure de la roue. De tels dispositifs présentent l'inconvénient de réduire fortement l'accès à la roue et/ou au pneumatique. Il est ainsi difficile de réaliser un examen visuel des pneumatiques sans soit déplacer le véhicule, soit démonter le carénage. La dépose de la roue oblige pour sa part à démonter d'abord le carénage. Exposé de l'invention [0005] Pour éviter de se retrouver dans un tel contexte, et notamment pour éviter la présence de flux d'air susceptibles de pénaliser les performances aérodynamiques globales des véhicules automobiles, l'invention prévoit différents moyens techniques. [0006] Pour ce faire, l'invention prévoit un véhicule automobile comportant au moins une roue prévue pour tourner dans une cavité définie par des éléments de carrosserie dont un passage de roue. Ce véhicule est caractérisé en ce qu'il comporte également un déflecteur de roue de forme générale allongée et s'étendant à partir du passage de roue vers la roue avec une extrémité pourvue d'un rayon R correspondant sensiblement au rayon extérieur de la roue, le déflecteur étant disposé dans la portion supérieure du passage de roue et s'étendant longitudinalement de part et d'autre du plan médian de la roue passant par l'axe de rotation de la roue avec une longueur angulaire L totale comprise entre 1/20'éme et 1/4 de la circonférence extérieure de la roue. [0007] Grâce à ce type d'arrangement, les flux d'air qui circulent dans la cavité du passage de roue ne peuvent quitter cette cavité dans la portion supérieure du passage de roue. Le déflecteur est avantageusement prévu de façon à occuper la zone la plus haute du passage de roue. Le déflecteur, bien qu'il ne doive pas être en contact permanent avec le pneu, doit de préférence s'en rapprocher le plus possible afin de produire un effet 2946001 -3 bénéfique optimal. La réduction de traînée obtenue permet de diminuer la consommation de carburant du véhicule. [0008] Selon un mode de réalisation avantageux, l'extrémité du déflecteur est située axialement extérieurement à la roue ; et au maximum à un centimètre extérieurement 5 relativement à la roue. [0009] Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'extrémité du déflecteur est située radialement à au plus un centimètre extérieurement relativement à la surface extérieure de la roue ; et à au plus deux centimètres intérieurement relativement à la surface extérieure de la roue. 10 [0010] Ces positions sont définies lorsque le véhicule est à l'arrêt mais en charge. [0011] Ces positions préférentielles de l'extrémité du déflecteur relativement à la roue garantissent un bénéfice optimal du déflecteur tout en limitant tous les contacts entre l'extrémité et la surface de la roue. L'espace résiduel entre l'extrémité du déflecteur et la roue permet le débattement vertical des roues et le braquage des roues avant. Il est 15 avantageux de s'approcher le plus près possible de la roue pour bien limiter les sorties de flux d'air. Cet espace permet également de conserver un accès aisé et pratique à la roue, en cas de nécessité, que ce soit pour un contrôle visuel ou pour une dépose. [0012] L'invention prévoit également une pièce de carrosserie pour véhicule automobile comportant au moins un passage de roue, comprenant une portion sensiblement semi- 20 circulaire destinée à former la portion du passage surplombant la surface extérieure de la roue située dans le passage, et comportant également un déflecteur de roue de forme sensiblement allongée et pourvu d'un rayon R correspondant sensiblement au rayon de la portion adjacente du passage de roue, le déflecteur étant disposé dans la portion supérieure du passage de roue, avec au moins une portion du déflecteur localisée à la verticale du 25 centre de la roue O, le déflecteur s'inscrivant dans un secteur angulaire d'arc compris entre 18 et 90 degrés. [0013] L'invention prévoit enfin un déflecteur de roue pour véhicule automobile tel que décrit précédemment. [0014] Selon un mode de réalisation avantageux, le déflecteur est constitué d'une feuille de matériau flexible et extensible, tel un matériau caoutchouteux. [0015] Selon un autre mode de réalisation, le déflecteur comprend une zone constituée d'une pluralité de lanières flexibles. [0016] Ces deux modes de réalisation autorisent un contact ponctuel sans conséquences dommageables entre l'extrémité du déflecteur et la surface extérieure de la roue. Description brève des figures [0017] Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 7, présentées uniquement à des fins d'exemples non limitatifs, dans 10 lesquelles des références identiques indiquent des éléments similaires, et dans lesquelles : la Figure 1 présente une vue agrandie d'un mode de réalisation d'un déflecteur ; la Figure 2 est une représentation très schématique en vue latérale d'une roue dans un passage de roue pourvu d'un déflecteur ; la Figure 3 présente une vue schématique en coupe transversale d'une roue dans un 15 passage de roue pourvu d'un déflecteur ; la Figure 4 est une représentation schématique d'un déflecteur selon un objet de l'invention, disposé dans la portion supérieure d'un passage de roue avec visualisation des flux aérodynamiques en présence ; la Figure 5 présente une vue agrandie d'un second mode de réalisation d'un déflecteur ; 20 la Figure 6 illustre un exemple de configuration d'une pièce de carrosserie pour véhicule pourvue d'un déflecteur intégré ; la Figure 7 montre un véhicule automobile pourvu de déflecteurs selon un objet de l'invention. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention 25 [0018] Dans le présent document, on entend par � véhicule automobile � un véhicule de type tourisme tel qu'une voiture, une camionnette, un fourgon ou camion léger ainsi que les véhicules servant au transport des objets et marchandises tels que les camions et les semi-remorques, et au transport des personnes, tel que les autobus. [0019] La direction désignée F est la direction longitudinale correspondant à l'axe d'avancement d'un véhicule. Relativement à une roue d'un véhicule, la direction radiale suit un rayon de la roue et est orientée du centre roue O vers l'extérieur ; la direction axiale est parallèle à l'axe de rotation X de la roue et est orientée de l'intérieur du véhicule vers l'extérieur du véhicule. [0020] La figure 1 présente en vue de face un premier mode de réalisation d'un déflecteur. Ce déflecteur 10 a une forme générale allongée et arquée de faible épaisseur. Dans l'exemple présenté, il est de forme semi-annulaire mince. Il est réalisé en un matériau souple et flexible tel un matériau caoutchouteux. Il s'étend d'une partie extérieure 14 vers une extrémité 13 en s'inscrivant dans un secteur angulaire d'angle a. L'extrémité 13 a un rayon de courbure R. La partie extérieure 14 à une longueur angulaire L. Le déflecteur 10 s'étend de sa partie extérieure 14 jusqu'à son extrémité 13 sur une longueur H. [0021] Les Fig. 2 et 3 illustrent de façon très schématique un exemple d'implémentation d'un tel déflecteur 10 dans un passage de roue 11. La figure 2 est une vue latérale et la figure 3 est une coupe transversale. On voit une roue 20 logée dans une cavité 5 définie par des éléments de carrosserie dont un passage de roue 11. Un passage de roue 11 tel qu'illustré plus précisément à la figure 6 est une pièce de carrosserie de forme générale semi-cylindrique. Un déflecteur 10 est fixé sur la carrosserie 40 du véhicule au niveau de la zone haute du passage de roue 11, par exemple à la liaison entre l'aile 12 et le passage de roue 11. Ce déflecteur 11 a pour but de modifier les flux d'air autour de la roue pour diminuer la traînée aérodynamique du véhicule. [0022] Ces figures 2 et 3 permettent de visualiser les caractéristiques de positionnement et de dimensions du déflecteur selon un objet de l'invention par rapport au passage de roue 1l correspondant. Ainsi, la surface du déflecteur 10 doit fermer la zone la plus haute de la cavité 5 définie par le passage de roue, avec au moins une portion du déflecteur localisée sensiblement à la verticale du centre de la roue O. [0023] Le déflecteur 10 est configuré de sorte que la cote angulaire ou longueur L permette de couvrir la partie supérieure de la roue. De manière avantageuse, la longueur L a une valeur qui se situe entre 1 /20ième et 1 /4 de la circonférence ou périmètre P extérieur de la roue 20. L'extrémité 13 du déflecteur 10 a un rayon de courbure R qui correspond sensiblement au rayon extérieur de la roue 20. La figure 3 illustre le positionnement précis du déflecteur. La partie supérieure 14 du déflecteur 10 est fixée à la carrosserie dans la zone de liaison entre l'aile 12 et le passage de roue 11. Le déflecteur est fixé axialement de préférence dans la zone axialement extérieure du passage de roue de sorte qu'il obture axialement extérieurement la cavité 5. Cela permet d'interdire toute sortie axiale de flux d'air de la cavité dans la zone la plus haute de la cavité 5. La fixation peut être réalisée par collage, rivetage, soudure, vissage, etc. Cette fixation peut être prévue par l'extérieur ou par l'intérieur. [0024] Pour obtenir une bonne obturation, l'extrémité 13 du déflecteur est disposée à une distance axiale 1 du flanc extérieur de la roue. Cette distance 1 est de préférence inférieure à 1 centimètre. De même, cette extrémité est disposée à une distance radiale de la roue h ; h est compris entre -2 centimètres et +1 centimètre. Ces distances faibles confèrent au déflecteur une grande efficacité. En roulage, il peut arriver que le déflecteur vienne en contact avec la roue, mais sa constitution souple et extensible permet que ces contacts n'entraînent aucun dommage. [0025] Selon un mode de réalisation illustré à la figure 5, l'extrémité 13 du déflecteur 10 est constitué d'une pluralité de lanières de faible épaisseur et très flexibles. Ces lanières facilitent un contact léger entre le déflecteur et la roue sans diminuer sensiblement l'efficacité d'obturation du déflecteur. Le déflecteur peut alors être réalisé en plastique, métal, matériau composite tel que fibre de verre, de carbone ou autre, renforcé ou non, etc. [0026] La figure 4 présente en vue latérale partielle un véhicule dont un passage de roue 11 est équipé d'un déflecteur 10 avec illustration des flux d'air qui interviennent lors du roulage du véhicule. La flèche F indique le sens de déplacement du véhicule sur le sol S. [0027] Le comportement typique des flux d'air au niveau du passage de roue 11 est illustré de façon schématique. Le flux arrivant au point A se sépare en deux flux principaux : le premier se dirige axialement de part et d'autre du pneumatique (point B), tandis que le second est aspiré dans la cavité 5 du passage de roue (zone C). A l'arrière de la roue 20, une partie du flux est aspirée par dépression dans le passage de roue, en zone D. Les deux flux circulent tous les deux dans la cavité 5 mais avec des sens opposés. Ils entrent en interaction et en conséquence dans cette zone d'interaction les deux flux ressortent sur le côté du véhicule tel qu'illustré par le flux K qui correspond à la situation dans laquelle il n'existe pas de déflecteur 10. [0028] Le déflecteur 10 est conçu de façon à faire ressortir le flux aérodynamique de l'air composé des deux flux antagonistes C et D le plus près possible du sol plutôt que dans la portion supérieure de la roue. Un exemple est illustré à la Figure 4 par la flèche J. Des essais ont montré que l'installation de déflecteurs tels que présentés permet d'obtenir des gains de finesse aérodynamique (traînée) de l'ordre de 2%. [0029] A la figure 2, le déflecteur 10 est disposé de façon quasi symétrique relativement au plan médian de la roue passant par l'axe de rotation X. A la figure 4, la position du déflecteur 10 est nettement décalée vers l'arrière du véhicule. Un homme du métier pourra aisément à l'issue de quelques essais déterminer le positionnement idéal du déflecteur pour un véhicule et un passage de roue donnés. [0030] Le déflecteur couvre la zone supérieure du passage de roue et permet ainsi de canaliser le flux et le faire ressortir plus en aval, vers la zone D. Lorsque L est supérieur à P/4, il n'y a pas d'effet significatif sur l'efficacité. On se retrouve donc avec un surplus ou excédent de déflecteur qui non seulement est inutile du point de vue aérodynamique car il n'a aucun impact significatif sur les écoulements, mais on observe par ailleurs d'une part que la mise en place du carénage ou déflecteur devient difficile en raison des risques de contacts répétés avec la roue et d'autre part que le retrait des roues est complexifié car un grand carénage gêne le retrait de la roue, contrairement à un carénage de taille restreinte. [0031] Enfin, il est à noter que lorsque la dimension L est inférieure à P/20, le dispositif commence à présenter une perte d'efficacité. P est le périmètre de la roue. [0032] Selon une variante de réalisation présentée à la Figure 6, le déflecteur 10 peut faire partie intégrante de la pièce 51 qui forme le passage de roue 11. [0033] Le déflecteur 10 est alors intégré à un élément de passage de roue 51 pour lequel la forme de découpe extérieure intègre le déflecteur aérodynamique 10 en partie supérieure du passage de roue. Cette pièce 51 monobloc rempli en plus des fonctions liées à celles du déflecteur, la fonction classique de passage de roue. Il s'agit là d'une façon particulièrement simple, fiable et économique de fabriquer un déflecteur. [0034] Un gain de 2 % sur la traînée globale véhicule a été mesuré pour un véhicule équipé de déflecteurs à tous les passages de roues. Ce gain a été établi par des mesures 10 usuelles de consommation du véhicule en roulage sur une piste donnée. [0035] La Figure 7 présente un véhicule automobile équipé de déflecteurs 10 selon l'invention. Des déflecteurs peuvent aussi être utilisés sur des véhicules poids lourds, tels que définis précédemment. [0036] Les figures et leurs descriptions faites ci-dessus illustrent l'invention plutôt 15 qu'elles ne la limitent. En particulier, l'invention et ses différentes variantes viennent d'être décrites en relation avec un exemple particulier comportant un déflecteur positionné à l'avant et à l'arrière du véhicule. [0037] Néanmoins, il est évident pour un homme du métier que l'invention peut être étendue à d'autres modes de réalisation dans lesquels en variantes, on prévoit des 20 déflecteurs uniquement pour les roues avant du véhicule. Selon une autre variante, les déflecteurs sont prévus en plusieurs parties ou sections légèrement espacées, ou s'emboîtant, ou partiellement superposées. [0038] Les signes de références dans les revendications n'ont aucun caractère limitatif. Les verbes � comprendre � et � comporter � n'excluent pas la présence d'autres éléments 25 que ceux listés dans les revendications. Le mot � un � précédant un élément n'exclue pas la présence d'une pluralité de tels éléments. 15 REVENDICATIONS1. Véhicule automobile comportant au moins une roue (20) prévue pour tourner dans une cavité (5) définie par des éléments de carrosserie (40) dont un passage de roue (11), caractérisé en ce qu'il comporte également un déflecteur de roue (10) de forme générale allongée et s'étendant à partir du passage de roue vers la roue avec une extrémité (13) pourvue d'un rayon R correspondant sensiblement au rayon extérieur de ladite roue, ledit déflecteur étant disposé dans la portion supérieure du passage de roue et s'étendant longitudinalement de part et d'autre du plan médian de la roue passant par l'axe de rotation de ladite roue avec une longueur angulaire L totale comprise entre 1/20'ème et 1/4 de la circonférence extérieure de ladite roue. 2. Véhicule selon la revendication 1, dans lequel l'extrémité (13) du déflecteur est située axialement extérieurement relativement à la roue. 3. Véhicule selon la revendication 2, dans lequel l'extrémité (13) du déflecteur est située axialement au maximum à un cm extérieurement relativement à ladite roue. 4. Véhicule selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'extrémité (13) du 20 déflecteur est située radialement à au plus 1 cm extérieurement relativement à la surface extérieure de la roue. 5. Véhicule selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'extrémité (13) du déflecteur est située radialement à au plus 2 cm intérieurement relativement à la surface 25 extérieure de la roue. 6. Pièce de carrosserie (51) pour véhicule automobile comportant au moins un passage de roue (11), comprenant une portion sensiblement semi-cylindrique (52) destinée à former la portion du passage surplombant la surface extérieure de la roue (20) située dans le passage, 30 caractérisée en ce qu'elle comporte également un déflecteur (10) de roue, de forme générale allongée et s'étendant à partir du passage de roue vers la roue avec une extrémité 2946001 -10- (13) pourvue d'un rayon R correspondant sensiblement au rayon extérieur de ladite roue, ledit déflecteur étant disposé dans la portion supérieure du passage de roue et s'étendant longitudinalement de part et d'autre du plan médian de la roue passant par l'axe de rotation de ladite roue, le déflecteur s'inscrivant dans un secteur angulaire d'arc compris entre 18 et 5 90 degrés. 7. Déflecteur (10) de roue pour véhicule selon l'une des revendications 1 à 5. 8. Déflecteur (10) selon la revendication 7, tel qu'il est constitué d'une feuille de 10 matériau flexible et extensible. 9. Déflecteur (10) selon la revendication 7, tel qu'il comporte une zone (13) constituée d'une pluralité de lanières flexibles.