Brevet FR3105368A1 — publié le 20210625

L’invention concerne un dispositif de régulation (14) d'un flux d'air d’un véhicule automobile comprenant un volet (28) qui possède une structure composite stratifiée et/ou une structure munie d’au moins une surface (44) ayant subi un traitement de nature mécanique et/ou thermique et/ou électrique de sorte à conférer à la structure du volet (28) au moins deux états stables distincts. Le passage du premier état stable au deuxième état stable est réversible et obtenu par une stimulation mécanique de nature mécanique et/ou thermique et/ou électrique du volet (28). Le premier état stable correspond à une première position du volet (28) dans laquelle le volet (28) est de forme générale plane ou galbée. Le deuxième état stable correspond à une deuxième position du volet (28) dans laquelle le volet (28) est de forme générale galbée, le galbe de la deuxième position étant plus important que le galbe de la première position. Figure pour l’abrégé : figure 1 Dispositif de régulation d’un flux d’air à matériau bi-stable L’invention concerne un dispositif de régulation d’un flux d’air. Elle s'applique en particulier à un dispositif de régulation d'un flux d'air monté à l'avant d'un véhicule automobile. Elle s'applique également à un dispositif de régulation d'un flux d'air à l'arrière du véhicule, ou de façon générale à tout autre élément du véhicule recevant un flux d’air que l’on souhaite réguler. On connaît déjà dans l'état de la technique, notamment du document EP 2 457 761, un dispositif de régulation comportant plusieurs volets d'obturation de l'ouverture. Chaque volet est muni de deux extrémités mobiles l'une par rapport à l'autre. Le volet est déformable entre une première position dans laquelle le volet est de forme générale plane, ses deux extrémités étant les plus éloignées l'une de l'autre, et une deuxième position dans laquelle le volet est de forme générale galbée, ses deux extrémités étant les plus rapprochées l'une de l'autre. Ce dispositif comprend des moyens d'actionnement du déplacement d’au moins une extrémité par rapport à l’autre générant une force de déplacement. Les moyens d'actionnement du déplacement sont agencés de sorte que la force de déplacement est appliquée sur chaque extrémité déplacée et de sorte que le déplacement de chaque extrémité déplacée entraîne la déformation du volet entre sa forme plane et sa forme galbée, plus précisément par flambage du volet. Un tel dispositif, bien que simple et performant, présente néanmoins un inconvénient, à savoir qu’il impose, pour que le volet maintienne sa forme galbée, son maintien sous contrainte de la force de déplacement appliquée sur chaque extrémité mobile. Cette mise sous contrainte permanente impose soit une alimentation continue des moyens d’actionnement, soit de prévoir des moyens de blocage des moyens de déplacement pour qu’ils restent dans la position leur permettant d’exercer la force de déplacement. En outre, du fait de cette contrainte, le volet perd ses propriétés plastiques avec le temps, ce qui limite la déformation qu’il autorise. L'invention a notamment pour but de fournir un dispositif de régulation d’un flux d’air qui n’impose pas le maintien sous contrainte du volet pour qu’il conserve sa forme galbée. A cet effet l’invention a pour objet dispositif de régulation d'un flux d'air d’un véhicule automobile comprenant un volet caractérisé en ce que - le volet possède une structure composite stratifiée et/ou - une structure muni d’au moins une surface ayant subi un traitement de nature mécanique et/ou thermique et/ou électrique, de sorte à conférer à la structure du volet au moins deux états stables distincts, le passage du premier état stable au deuxième état stable étant réversible et obtenu par une stimulation mécanique de nature mécanique et/ou thermique et/ou électrique du volet, et en ce que le premier état stable correspondant à une première position du volet dans laquelle le volet est de forme générale plane ou galbée, et le deuxième état stable correspond à une deuxième position du volet dans laquelle le volet est de forme générale galbée, le galbe de la deuxième position étant plus important que le galbe de la première position. Grâce au fait que le volet possède deux états stables (on parle également de volet « bi-stable ») et au fait que ces états stables coïncident avec la première position faiblement galbée ou plane et la deuxième position fortement galbée, il n’est plus nécessaire d’appliquer en permanence une contrainte au volet pour qu’il maintienne la deuxième position. En effet, la deuxième position correspondant à un état stable de la structure du volet, elle sera maintenue sans qu’il soit nécessaire de contraindre le volet. De plus, le passage d’une position à l’autre peut se faire simplement en stimulant le volet de façon adéquate pour provoquer le passage d’un état stable à un autre. Enfin, le passage d’un état stable à l’autre étant réversible, il est possible d’ouvrir ou fermer le volet à volonté selon les besoins. On entend par traitement ou stimulation de nature mécanique un traitement ou une stimulation mettant en jeu un transfert d’efforts sous l’effet d’un mouvement. On entend par traitement ou stimulation de nature thermique un traitement ou une stimulation mettant en jeu un transfert de chaleur. Enfin, on entend par traitement ou stimulation de nature électrique un traitement ou une stimulation mettant en jeu la mise en œuvre d’un courant électrique ou d’un champ électrique. Les procédés d’obtention des propriétés bi-stables de la structure du volet sont connues en soi de l’art antérieur et sont décrites notamment dans les documents suivants : « Mechanics of Bistable Two-Shelled Composited Booms », Andrew J. Lee and Juan M. Fernandez, American Institute of Aerounautics and Astronautics, « A piezoelectric generated bistable laminate for morphing » Andrew J Lee, Amin Moosavian, Daniel J. Inman, Material Letters, « Bistable metallic materials produced by nanocrystallization process » Shenghui Yi, Xiaqiao He, Jian Lu, Materials and Design. De préférence, la nature du traitement et la nature de la stimulation sont analogues. On entend ici par « analogue » une nature qui fasse appelle au même phénomène physique, mais pas nécessairement ayant les mêmes paramètres et notamment la même ampleur. Ainsi un traitement de nature thermique, par exemple une trempe du volet, pourra être associé à une stimulation de nature analogue, c’est-à-dire une stimulation thermique, mais consistant en une élévation de la température ou encore un refroidissement obtenu par un moyen différent de celui de la trempe. De même, un traitement de nature électrique, par exemple le passage d’un courant dans une zone en matériau piézoélectrique, pourra être associé à une stimulation de nature analogue, c’est-à-dire une stimulation électrique, mais consistant par exemple à faire passer d’un courant électrique dans la même zone, mais d’une intensité et/ou d’une tension différente. De même, un traitement mécanique, par exemple un écrouissage d’une zone du volet, pourra être associé à une stimulation de nature analogue, c’est-à-dire une stimulation mécanique, mais consistant par exemple à appliquer un effort dans une zone différente du volet et avec une intensité moindre. De préférence, le traitement et/ou la stimulation électrique comprend le passage d’un courant électrique dans une zone prédéterminée du volet, ladite zone étant réalisée dans un matériau piézoélectrique. De préférence, le traitement thermique comprend une mise en solution et/ou un recuit et/ou un revenu et/ou une trempe de ladite au moins une surface. En variante, le traitement thermique comprend un chauffage et/ou un refroidissement d’une zone prédéterminée du volet. De préférence, le traitement mécanique comprend un écrouissage et/ou un galetage et/ou un grenaillage de ladite au moins une surface. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la structure composite stratifiée comprend une première strate comprenant une matrice dans laquelle sont noyées des fibres de renfort longitudinales, et une deuxième strate comprenant une matrice dans laquelle sont noyées des fibres de renfort longitudinales, l’orientation des fibres de la première strate étant différente de l’orientation des fibres de la deuxième strate. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la structure composite stratifiée comprend au moins une strate comprenant un matériau piézoélectrique. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la stimulation mécanique implique l’application d’un effort mécanique dans une zone prédéterminée du volet. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le flux d'air circule à travers une ouverture ménagée dans une pièce de carrosserie d'un véhicule automobile. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la première position correspond à une position de dégagement de l'ouverture et la deuxième position correspond à une position d'obturation de l'ouverture. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le volet forme un déflecteur ou un spoiler. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de régulation d’un flux d’air selon un premier mode de réalisation de l’invention dont le volet est dans une position d’obturation d’une ouverture ; la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, le volet étant dans une position de dégagement d’une ouverture ; la figure 3 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de régulation d’un flux d’air selon un deuxième mode de réalisation de l’invention dont le volet est dans une position d’obturation d’une ouverture ; la figure 4 est une vue similaire à la figure 3, le volet étant dans une position de dégagement d’une ouverture ; Description détaillée On a représenté, sur les figures 1 à 4, une pièce de carrosserie d'un véhicule automobile désignée par la référence générale 10, en l'espèce un pare-chocs. Cette pièce 10 comporte une pièce de style, telle qu'une peau de pare-chocs 12. Comme illustrée sur les figures, la peau de pare-chocs 12 présente une forme générale galbée. On a également représenté sur ces figures un dispositif de régulation 14 d’un flux d’air selon un premier mode de réalisation comportant un cadre 16 comprenant une barre transversale supérieure 18, une barre transversale inférieure 20, une première barre latérale 22 et une seconde barre latérale 24. Le cadre 16 délimite une ouverture 26, ménagée dans la peau de pare-chocs 12, qui permet la circulation d'un flux d'air. Le dispositif de régulation 14 comporte un volet d'obturation 28 déformable. Le volet d'obturation 28 comporte des première et deuxième extrémités transversales 30, 32 montées articulées autour d'un axe géométrique commun X lié aux premier et deuxième barres latérales 22, 24. Le volet 28 comprend également des bords longitudinaux inférieur et supérieur 36, 38. Chaque extrémité transversale 30, 32 comprend respectivement un bord transversal 40, 42. Les deux extrémités 30, 32 pivotent autour de l'axe X de sorte que le volet est mobile en rotation autour de l'axe X. Sur les figures 1 et 3, le dispositif de régulation 14 est représenté en position d'obturation de l'ouverture 26. Dans cette position d'obturation, le volet 28 est de forme générale galbée épousant la forme générale galbée de la peau de pare-chocs 12. Sur les figures 2 et 4, le dispositif de régulation 14 est représenté en position de dégagement de l'ouverture 26. Dans cette position, le volet 28 est de forme générale plane. Dans une variante non représentée, la volet 28 est de forme générale galbée, mais son galbe est moins important que le galbe de la position d’obturation. Dans une première variante, le volet 28 possède une structure composite stratifiée. De façon connue en soi, la structure composite stratifiée comprend une première strate comprenant une matrice dans laquelle sont noyées des fibres de renfort longitudinales, et une deuxième strate comprenant une matrice dans laquelle sont noyées des fibres de renfort longitudinales, l’orientation des fibres de la première strate étant différente de l’orientation des fibres de de la deuxième strate. Ce genre de structure étant connue en soi, elle n’a pas été illustrée. La structure composite stratifiée peut également comprendre au moins une strate comprenant un matériau piézoélectrique. Dans tous les cas, la structure composite stratifiée confère à la structure du volet 28 au moins deux états stables distincts, le passage du premier état stable au deuxième état stable étant réversible et obtenu par une stimulation mécanique de nature mécanique et/ou thermique et/ou électrique du volet 28. Le premier état stable du volet 28 correspondant à une première position du volet dans laquelle le volet est de forme générale plane ou galbée, et le deuxième état stable correspond à une deuxième position du volet dans laquelle le volet est de forme générale galbée, le galbe de la deuxième position étant plus important que le galbe de la première position. Ici, plus particulièrement, la première position correspond à une position de dégagement de l'ouverture et la deuxième position correspond à une position d'obturation de l'ouverture. Le traitement mécanique pourra comprendre un écrouissage et/ou un galetage et/ou un grenaillage de ladite au moins une surface. Dans une variante, le volet 28 possède une structure munie d’au moins une surface ayant subi un traitement de nature mécanique et/ou thermique et/ou électrique, de sorte à conférer à la structure du volet 28 au moins deux états stables distincts, le passage du premier état stable au deuxième état stable étant réversible et obtenu par une stimulation mécanique de nature mécanique et/ou thermique et/ou électrique du volet 28. La surface en question du volet 28 pourra notamment être la surface intérieure 44 du volet 28, opposée au cadre 16, comme représenté sur les figures 1 et 3 quand le volet 28 obture l’ouverture, ou encore la surface extérieure du volet 28 en regard du cadre 16. Dans le premier mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2, le passage du premier état stable au deuxième état stable est obtenu par une stimulation de nature mécanique. Plus particulièrement, la stimulation mécanique implique l’application d’un effort mécanique dans une zone prédéterminée du volet 28. A cet effet, le dispositif de régulation 14 comprend également des moyens d'actionnement mécaniques 50 du déplacement des extrémités 30, 32 du volet 28 l'une par rapport à l'autre. Les moyens d’actionnement mécanique 50 génèrent une force de déplacement des extrémités 30, 32 l'une par rapport à l'autre. Les moyens d’actionnement mécanique 50 sont agencés de sorte que la force est appliquée sur au moins une des extrémités 30, 32, ici sur chaque extrémité 30, 32. Dans tous les cas, les moyens d’actionnement mécanique 50 sont agencés de sorte que le déplacement des extrémités 30, 32 l'une par rapport à l'autre entraîne la déformation du volet 28 entre sa forme plane et sa forme galbée. Par exemple, les moyens d'actionnement comprennent des moyens de poussée des extrémités l'une vers l'autre le long de l'axe commun X. Les moyens de poussée comprennent par exemple des actionneurs linéaires de type classique tels que des moteurs électriques à sortie linéaire, des électro-aimants ou des vérins, par exemple des vérins hydro-pneumatiques. Par exemple, le dispositif comprend deux actionneurs linéaires de chaque extrémité mobile par rapport à la peau de pare-chocs. En variante, le dispositif comprend un seul actionneur linéaire d'une seule extrémité mobile par rapport à la peau de pare-chocs, l'autre extrémité étant fixe par rapport à la peau de pare-chocs. Dans une variante non illustrée, les moyens d’actionnement mécanique 50 comprennent un matériau à mémoire de forme. Le dispositif de régulation 14 d’un flux d’air comprend également, de façon connue en soi, des moyens de couplage (non visibles sur les figures) entre le déplacement en translation de chaque extrémité 30, 32 et la rotation du volet 28. A chaque extrémité 30, 32, les moyens de couplage comprennent un palier (non représenté) de guidage de chaque extrémité 30, 32 comprenant une rampe hélicoïdale située (non visible sur les figures) dans les moyens d’actionnement 50. Les moyens de couplage sont agencés de sorte que le déplacement en translation de chaque extrémité 30, 32 entraîne la rotation du volet 28. Dans une variante, également connue en soi, les moyens de couplage sont agencés de sorte que le déplacement en rotation du volet 28 entraîne la translation de chaque extrémité déplacée 30, 32. Ainsi, les moyens d'actionnement 50 comprennent des moyens de mise en rotation du volet autour de l'axe commun. Les moyens de mise en rotation comprennent des actionneurs en rotation de type classique tels que des moteurs électriques à action directe sur l'axe X ou bien à action indirecte sur le volet par l'intermédiaire d'une came de renvoi d'un déplacement linéaire sensiblement perpendiculaire à l'axe. Dans un deuxième mode de réalisation de l’invention illustré aux figures 3 et 4, les moyens d’actionnement mécanique 50 sont remplacés par des moyens d’actionnement piézoélectriques 52 qui sont de préférence rapportés sur une surface du volet, ici la surface intérieure 44. Les moyens d’actionnement piézoélectriques 52 sont aptes à appliquer une stimulation électrique, en l’occurrence le passage d’un courant électrique dans une zone prédéterminée du volet réalisée dans un matériau piézoélectrique (non représentés). La zone prédéterminée 54 du volet se comprime ou se rétracte sous l’effet du passage du courant, de sorte à provoquer le passage de la première à la deuxième position stable et inversement. Dans un troisième mode de réalisation de l’invention non illustré, les moyens d’actionnement mécanique 50 ou piézoélectrique 52 sont supprimés. En effet, dans ce troisième mode de réalisation, la surface du volet qui a subi un traitement thermique comprend une mise en solution et/ou un recuit et/ou un revenu et/ou une trempe de ladite au moins une surface de sorte à conférer à la structure du volet 28 les deux états stables ci-dessus. Ces traitements thermiques peuvent également inclure une cuisson ou un étuvage. De tels traitements peuvent avoir lieu, lorsque le volet possède une structure composite stratifiée comprend une première strate comprenant une matrice dans laquelle sont noyées des fibres de renfort longitudinales, et une deuxième strate comprenant une matrice dans laquelle sont noyées des fibres de renfort longitudinales, l’orientation des fibres de la première strate étant différente de l’orientation des fibres de de la deuxième strate, avant, pendant ou après la mise en place des strates. Dans ce cas, le traitement permettant de passer d’un état à un autre comprend un chauffage et/ou un refroidissement d’une zone prédéterminée du volet. Le chauffage peut par exemple être issu d’une source de chaleur du véhicule, comme par exemple la chaleur issue d’un radiateur ou d’air chaud en provenance des moteurs, et le refroidissement résulter de l’absence de cette source de chaleur ou de son atténuation par un ventilateur. Dans encore un autre mode de réalisation non illustré, à la différence des précédents modes de réalisation, le dispositif permet la régulation d'un flux d'air circulant autour du véhicule automobile. Par exemple, le dispositif permet la régulation d'un flux d'air à l'arrière d'un véhicule automobile. Le volet du dispositif forme ainsi un spoiler arrière destiné à être fixé sur une partie arrière du toit du véhicule ou une partie supérieure de l'ouvrant du véhicule. Le volet du dispositif selon ce mode de réalisation n'est pas mobile en rotation. Ainsi, le dispositif ne comprend pas de moyens de couplage entre le déplacement en translation des extrémités et la rotation du volet. En variante, le volet du dispositif forme un déflecteur du véhicule automobile. On notera que le spoiler ou déflecteur pourra être positionné à l'avant ou à l'arrière du véhicule. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment. Le dispositif de régulation de flux pourra par exemple comprendre plusieurs volets. Dans le cas où le dispositif régule un flux d'air circulant à travers une ouverture, les volets sont répartis sur toute la hauteur de l'ouverture de façon à obturer tout ou partie de l'ouverture lorsqu'ils sont en position d'obturation. Par ailleurs, la pièce dans laquelle est ménagée l'ouverture à obturer pourra être une pièce différente d'une grille d'entrée d'air située dans la peau de pare-chocs. Par exemple, l'ouverture pourra être ménagée dans un écran sous moteur ou un passage de roue. En outre, le dispositif selon l'invention pourra aussi être monté par exemple une pièce de renfort ou de structure telle qu'une face avant technique ou sur une buse d'écoulement d'air ou sur une pièce de carrosserie extérieure comme un déflecteur ou un spoiler afin de modifier localement l'écoulement d'air extérieur. Enfin, toute combinaison des modes de réalisation décrits peut être envisagée. Liste de références 10 : Pièce de carrosserie de véhicule 12 : Peau de pare-chocs 14 : Dispositif de régulation d’un flux d’air 16 : Cadre 18 : Barre transversale supérieure 20 : Barre transversale inférieure 22 : Première barre latérale 24 : Seconde barre latérale 26 : Ouverture 28 : Volet d’obturation 30 : Première extrémité transversale 32 Seconde extrémité transversale 36 : Bord longitudinal inférieur 38 : Bord longitudinal supérieur 40 : Bord transversal de la première l’extrémité transversale 42 : Bord transversale de la seconde extrémité transversale 44 : Surface intérieure du volet 50 : Moyens d’actionnement mécanique 52 : Moyens d’actionnement piézoélectrique 54 : Zone en matériau piézoélectrique du volet Dispositif de régulation (14) d'un flux d'air d’un véhicule automobile comprenant un volet (28) caractérisé en ce que le volet (28) possède une structure composite stratifiée et/ou une structure muni d’au moins une surface (44) ayant subi un traitement de nature mécanique et/ou thermique et/ou électrique, de sorte à conférer à la structure du volet (28) au moins deux états stables distincts, le passage du premier état stable au deuxième état stable étant réversible et obtenu par une stimulation mécanique de nature mécanique et/ou thermique et/ou électrique du volet (28), et en ce que le premier état stable correspondant à une première position du volet (28) dans laquelle le volet (28) est de forme générale plane ou galbée, et le deuxième état stable correspond à une deuxième position du volet (28) dans laquelle le volet (28) est de forme générale galbée, le galbe de la deuxième position étant plus important que le galbe de la première position. Dispositif de régulation (14) selon la revendication 1, dans lequel la nature du traitement et la nature de la stimulation sont analogues. Dispositif de régulation (14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le traitement et/ou la stimulation électrique comprend le passage d’un courant électrique dans une zone prédéterminée (52) du volet, ladite zone (52) étant réalisée dans un matériau piézoélectrique. Dispositif de régulation (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement thermique comprend une mise en solution et/ou un recuit et/ou un revenu et/ou une trempe de ladite au moins une surface (44). Dispositif de régulation (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement thermique comprend un chauffage et/ou un refroidissement d’une zone prédéterminée du volet. Dispositif de régulation (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement mécanique comprend un écrouissage et/ou un galetage et/ou un grenaillage de ladite au moins une surface (44). Dispositif de régulation (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure composite stratifiée comprend une première strate comprenant une matrice dans laquelle sont noyées des fibres de renfort longitudinales, et une deuxième strate comprenant une matrice dans laquelle sont noyées des fibres de renfort longitudinales, l’orientation des fibres de la première strate étant différente de l’orientation des fibres de de la deuxième strate. Dispositif de régulation (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure composite stratifiée comprend au moins une strate comprenant un matériau piézoélectrique. Dispositif de régulation (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la stimulation mécanique implique l’application d’un effort mécanique dans une zone prédéterminée (30, 32) du volet (28). Dispositif de régulation (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le flux d'air circule à travers une ouverture (26) ménagée dans une pièce de carrosserie (10) d'un véhicule automobile. Dispositif de régulation (14) selon la revendication 10, dans lequel la première position correspond à une position de dégagement de l'ouverture (26) et la deuxième position correspond à une position d'obturation de l'ouverture (26). Dispositif de régulation (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le volet (28) forme un déflecteur ou un spoiler.