FR2998507A1

FR2998507A1 - Enjoliveur de roue de vehicule a geometrie variable par voilage thermique

Info

Publication number: FR2998507A1
Application number: FR1261168A
Authority: FR
Inventors: Eric Palpacuer; Tom Brelet
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-05-30
Anticipated expiration: 2032-11-23
Also published as: FR2998507B1

Abstract

L'invention porte sur un enjoliveur (1) adapté au montage sur une roue de véhicule de sorte à en recouvrir une face, comportant un disque d'enjoliveur (1) et au moins un dispositif de ventilation ménagé dans ce disque d'enjoliveur (1) pour que l'air puisse traverser l'enjoliveur (1) par une ouverture du dispositif de ventilation, caractérisé en ce que le dispositif de ventilation comporte une aube (4), propre à se déformer de façon réversible par effet de voilage thermique. Roue et véhicule associés.

Description

ENJOLIVEUR DE ROUE DE VEHICULE A GEOMETRIE VARIABLE PAR VOILAGE THERMIQUE [0001] L'invention porte sur un enjoliveur apte à recouvrir une roue de véhicule, par exemple une roue assurant la liaison au sol d'un véhicule automobile. L'invention porte plus particulièrement sur un enjoliveur à géométrie variable dans lequel le pilotage des ouvertures de l'enjoliveur se fait en fonction de la température pour qu'un flux d'air puisse traverser l'enjoliveur par les ouvertures. Ce pilotage a pour objet de garantir ainsi et au juste nécessaire le refroidissement des organes de frein tout en optimisant la réduction de la traînée aérodynamique du véhicule. [0002] Il est connu d'avoir des enjoliveurs aérodynamiques, avec une surface ajourée, expression équivalente au terme ajourage, très faible pour limiter la traînée aérodynamique, apportant une diminution du coefficient SCx de pénétration dans l'air. L'inconvénient majeur de ces enjoliveurs aérodynamiques est qu'ils ne permettent pas un refroidissement optimum des organes de frein. Ceci entraîne une dégradation des performances de freinage en cas de surchauffe, comme cela peut se produire dans le cadre d'une descente de col de montagne ou d'une conduite sportive. [0003] Il est connu d'avoir des enjoliveurs dits « classiques », qui présentent des ajourages ou surfaces ajourées importantes permettant un refroidissement performant des organes de freinage, mais qui ne possèdent pas de caractéristiques aérodynamiques favorables à la réduction de la traînée. [0004] Le document EP0145487 décrit un enjoliveur de roue, sensiblement sous forme de disque dont les dispositifs de ventilation sont actionnés par la variation de température avoisinant l'une des faces de l'enjoliveur, qui agit sur un moyen de détection de température (par exemple une lame bimétallique), mettant en mouvement un moyen de fermeture de la surface ajourée de l'enjoliveur. Cette solution nécessite des moyens additionnels d'actionnement de la fermeture et ouverture des surfaces ajourées de l'enjoliveur, entraînant des opérations d'assemblage supplémentaires, des ajouts de matière alourdissant l'enjoliveur et la mise en oeuvre d'un système mécanique complexe. [0005] Les enjoliveurs connus dans l'état de la technique offrent donc soit de bonnes prestations aérodynamiques, soit de bonnes prestations thermiques, mais nécessitent l'emploi d'un système complexe et lourd pour offrir les deux. Ils ne présentent pas une solution idéale. La proposition d'invention présente une solution permettant un comportement aérodynamique idéal compatible d'un bon refroidissement sans mettre en jeu de mécanisme lourd, fragile, complexe, énergivore et onéreux. [0006] Dans l'invention, on résout ces problèmes en proposant un enjoliveur présentant une variation de la surface d'ajourage en fonction de la température, selon l'effet d'un voilage thermique. [0007] Le voilage thermique est le phénomène que l'on observe sur les objets de type plaque, sous l'effet de la température : un objet plan à tendance à se déformer, se gondoler, ce qui est une forme de voilage. [0008] Plus précisément, l'invention porte sur un enjoliveur adapté au montage sur une roue de véhicule de sorte à en recouvrir une face, comportant un disque d'enjoliveur et au moins un dispositif de ventilation ménagé dans ce disque d'enjoliveur pour que l'air puisse traverser l'enjoliveur par une ouverture du dispositif de ventilation, ce dispositif de ventilation comportant une aube, propre à se déformer de façon réversible par effet de voilage thermique. Ceci permet d'obtenir un effet thermique qui, de par la conformation dimensionnelle, procure un effet aérodynamique bénéfique au titre de la réduction de pénétration de l'air et de la réduction de la consommation d'énergie. [0009] Dans un premier mode de réalisation préférentiel, l'invention porte sur un enjoliveur dans lequel l'aube est issue de matière avec le disque. [0010] Dans un second mode de réalisation préférentiel, l'invention porte sur un enjoliveur dans lequel l'aube est rapportée au disque. [0011] Selon l'un quelconque des modes de réalisations préférentiels précédents, l'invention porte sur un enjoliveur dans lequel l'aube est réalisée dans une matière à coefficient de dilatation thermique compris entre 30 et 150.10-6 m/(m.K). [0012] De préférence, l'invention porte sur un enjoliveur dans lequel l'aube est réalisée en polyamide. [0013] De manière préférentielle, l'invention porte sur un enjoliveur dans lequel l'aube se déforme quand la température avoisinant l'une des faces de l'enjoliveur est supérieure à une température donnée, le voilage thermique écartant un bord de l'aube orthogonalement au plan du disque et augmentant l'ouverture de ventilation. [0014] Selon l'un quelconque des modes de réalisations préférentiels précédents, l'invention porte sur un enjoliveur pour lequel la température donnée de déclenchement de déformation est de l'ordre de 80°C. [0015] Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, cette dernière porte sur un enjoliveur dans lequel l'aube est soumise à un mouvement de torsion autour d'une fibre neutre, immobile lors du voilage thermique. [0016] Selon l'un quelconque des modes de réalisations préférentiels précédents, l'invention porte sur un enjoliveur dans lequel la liaison de l'aube avec le disque présente des évidements procurant une faiblesse mécanique facilitant la déformation selon le voilage thermique. [0017] Selon l'un quelconque des modes de réalisations préférentiels précédents, l'invention porte sur un enjoliveur dans lequel l'aube ou le disque présentent des nervures de renfort. [0018] Selon l'un quelconque des modes de réalisations préférentiels précédents, l'invention porte sur un enjoliveur dans lequel le disque comporte une pluralité d'aubes. [0019] L'invention propose également une roue sur laquelle sont montés un enjoliveur conforme à l'un quelconque des modes de réalisations préférentiels précédents, et un organe de freinage apte à transformer une puissance mécanique en chaleur. [0020] L'invention propose également un véhicule automobile qui présente une roue comme décrite précédemment dans un des modes préférentiels. [0021] L'invention est décrite plus en détails ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0022] Les figures 1 a et lb présentent des vues d'un enjoliveur et d'une roue. [0023] La figure 2 présente le schéma de principe du flambage d'une poutre encastrée. [0024] La figure 3 présente une vue d'une pluralité d'aubes d'un enjoliveur conforme à une variante préférentielle de l'invention. [0025] Les figures 4a et 4b présentent les flux d'air et les déformations d'une pluralité 25 d'aubes. [0026] Les figures 1 a et 1 b présentent deux positions d'un enjoliveur 1 classique par rapport à la roue 2. La figure 1 a présente l'enjoliveur 1 dans une position assemblée à la roue 2, la figure 1 b présente l'enjoliveur dans une position dissociée de la roue 2. La figure 1 b met en évidence les surfaces ajourées ou ajourages 3 de l'enjoliveur 1. La surface totale d'ajourage 3 en cm2 définit la perméabilité de l'enjoliveur 1. L'ajourage 3 conditionne la perméabilité de l'enjoliveur 1. Une certaine perméabilité est nécessaire au bon fonctionnement des organes de freinage car elle permet le refroidissement de ceux-ci.

Plus la perméabilité est importante, plus la traînée aérodynamique est élevée. [0027] L'invention exploite un phénomène connu : le voilage thermique, qui va être expliqué maintenant de façon générale à partir des illustrations de la figure 2. [0028] Prenons par exemple une poutre P encastrée au niveau de points d'encastrement E sans mise en forme particulière telle que représentée à une température ambiante de l'ordre de 20°C à l'état a) de la figure 2, et représentée à l'état b) de la figure 2 à une température supérieure à une valeur de seuil, avec une forme exagérée selon 2 modes de déformation possibles. Sous l'effet de la température, et notamment d'une élévation de température jusqu'à une valeur supérieure à la valeur de seuil qui est d'environ 80°C, cette poutre est soumise au flambage. Elle se déforme selon plusieurs modes de déformation possibles. Les allures du mode A ou du mode B sont représentées de façon exagérée à l'état b) de la figure 2. D'autres modes de déformations sont possibles. Ces modes se produisent de façon non maîtrisable en l'état. [0029] Néanmoins, si on applique une courbure initiale Co à la même poutre P comme l'illustre l'état c) de la figure 2, ceci permet la maîtrise du sens de déformation due au flambage. A l'état final, à une température supérieure à un certain seuil, la poutre va se mettre de façon continue ou non, dans une position flambée selon le seul mode final possible. Sa courbure finale Cf à haute température sera unique et conforme à l'attendu de façon répétitive comme cela est illustré dans l'état d) de la figure 2. [0030] Si on considère une pièce plane de type plaque allongée et encastrée à ces 2 extrémités opposées dans le sens de sa plus grande longueur, lorsqu'on impose une courbure à chacune des arrêtes longitudinales de la face supérieure de la pièce et que les 2 courbures sont orientées de façon opposée, la déformation générée lors du flambage se fait par un mouvement de torsion. La torsion se fait autour d'une ligne ne subissant pas le mouvement de torsion, dite « ligne neutre » ou « fibre neutre » de cette pièce plane assimilée à une poutre. Cette ligne ou fibre neutre se trouve à l'intersection de la face de plus grande surface de la pièce et du plan médian de cette face dans le sens longitudinal. [0031] Le phénomène ayant été décrit précédemment, il convient maintenant de présenter comment il est appliqué de façon préférentielle à un enjoliveur 1 de roue 2. [0032] La figure 3 est une vue de la face de l'enjoliveur exposée à une source de chaleur S et en particulier une vue rapprochée d'un dispositif de ventilation. [0033] Dans le mode préférentiel de l'invention représenté, l'enjoliveur 1 a une forme générale de disque, le disque présentant des ouvertures positionnées sensiblement selon une silhouette de parallélogramme ou toute autre forme adaptée pour délimiter une surface plane propre à se transformer en aube 4 selon le principe de voilage énoncé précédemment. [0034] Une aube 4 comporte un bord d'attaque 5 et un bord de fuite 6. L'ouverture 7 séparant les aubes voisines 4 et 4" est délimitée par le bord d'attaque 5 de la première aube 4 et le bord de fuite 6" de la seconde aube 4". L'ouverture 7' séparant les aubes voisines 4 et 4' est délimitée par le bord d'attaque 5' de l'aube 4' et le bord de fuite 6 de l'aube 4. Dans un mode préférentiel de l'invention représenté sur les figures 3 et 4, chaque aube présente deux évidements 8, l'un positionné sur un cercle du disque de petit rayon et l'autre positionné sur un cercle de plus grand rayon. Chaque aube 4 peut donc présenter sensiblement la forme d'une portion de disque, ou par exemple toute autre forme radiale. L'encastrement E de l'aube 4 est préférentiellement réalisé en une paire de points séparés par un évidement 8 offrant une souplesse, un jeu pour faciliter la déformation de l'aube 4 lors du voilage thermique. [0035] Afin de maîtriser la raideur de l'aube 4 ou d'une portion du disque, l'aube 4 est dotée de nervures 9. Les nervures peuvent être circulaires, parallèles et équidistantes comme représentées de façon préférentielle dans la figure 3, mais toute autre forme adaptée est incluse dans l'invention. [0036] Si la température avoisinant l'une des faces de l'enjoliveur est inférieure à la valeur donnée de déclenchement du voilage thermique, les aubes 4 sont sensiblement dans le même plan que le disque de l'enjoliveur 1. Les ouvertures 7 des dispositifs de ventilation sont étroites. Cette étroitesse génère une légère aspiration de l'air à travers l'enjoliveur 1, maintenant un faible échange thermique entre les espaces situés de part et d'autre de l'enjoliveur 1. Les surfaces ajourées sont réduites. L'enjoliveur 1 est donc presque complètement occultant dans la variante ici décrite. L'aérodynamique est bonne. [0037] Dans le cadre d'une application préférentielle de l'enjoliveur à un véhicule automobile si les organes de freinage ne sont pas ou n'ont pas été sollicités, la température avoisinant les faces du disque d'enjoliveur 1 est la température ambiante de l'ordre de 20°C ou inférieure au seuil de déclenchement du voilage thermique, les aubes 4 restent relativement planes. Les bords d'attaque 5' et de fuite 6 de deux aubes voisines respectivement 4' et 4 sont dans des plans parallèles écartés d'une distance D1 de l'ordre de 2 mm, tels que représentés sur la figure 4a. Il n'y a pas de voilage thermique. Les flux d'air traversant sont faibles. La part C de flux d'air B déviée par l'aube 4 est moins importante que la part D de flux d'air B à température suffisamment basse pour ne pas entraîner l'effet de voilage, telles que représentées sur la figure 4a. L'enjoliveur présente une aérodynamique plutôt satisfaisante qui procure un gain en 002. [0038] Si la température avoisinant l'une des faces de l'enjoliveur, s'élève jusqu'à une température donnée pour que le phénomène de voilage thermique se produise, les surfaces planes des aubes 4 se déforment. Sous l'effet de la température, dans le mode préférentiel de l'invention, le bord d'attaque 5 d'une aube 4 se déformera vers la source de chaleur S tandis que son bord de fuite 6 se déformera dans la direction opposée. L'aube 4 est donc soumise à un mouvement de torsion autour de sa ligne neutre A. La torsion a lieu selon le sens de flèche F dans le mode préférentiel de l'invention représenté en figures 3 et 4b. L'enjoliveur 1 ressemble alors à une hélice telle que montrée en Figure 4b. Et à la manière d'une hélice, ceci augmente l'effet d'aspiration et la déviation du flux d'air par l'aube 4 est plus importante. L'effet de ventilation se fera de la face de l'enjoliveur 1 la plus exposée à la chaleur vers la face de l'enjoliveur la moins exposée à la chaleur. La chaleur à proximité de l'enjoliveur diminue jusqu'à ce que la température avoisinante l'une des faces de l'enjoliveur redevienne inférieure à la valeur donnée de déclenchement du voilage thermique. [0039] Dans le cadre d'une application de l'enjoliveur 1 à un véhicule automobile, l'air chauffé traverse l'enjoliveur 1 si les organes de freinage sont ou ont été suffisamment sollicités pour générer une élévation de température au voisinage immédiat de l'enjoliveur suffisante pour entraîner le voilage des aubes, typiquement de l'ordre de 80°C, quel que soit l'état de déplacement du véhicule, c'est-à-dire indépendamment des autres sources de refroidissement des organes de freinage existantes. En effet, lorsque le véhicule est en mouvement, les organes de freinage sont majoritairement refroidis depuis le dessous du véhicule et par les ajourages 3. Lorsque le véhicule est à l'arrêt, les organes de freinage sont majoritairement refroidis par les ajourages 3. L'effet de ventilation pour un véhicule en mouvement ou à l'arrêt, se produit tant que la source de chaleur S est suffisamment chaude pour générer le voilage thermique. Les bords d'attaque 5' et les bords de fuite 6 de deux aubes voisines respectivement 4' et 4 sont dans des plans parallèles écartés d'une distance D2 de l'ordre de de 16 mm de façon préférentielle, tels que représentés sur la figure 4b. Le flux d'air traversant l'enjoliveur 1 est important. A température suffisamment élevée pour entraîner l'effet de voilage, la part C de flux d'air B déviée par l'aube 4 est plus importante que la part D de flux d'air B telles que représentés sur la figure 4b. [0040] Le déplacement des bords 6 et 5 d'une aube 4 soumise à l'effet de voilage par rapport à leurs positions initiales respectives, décroît graduellement au fur et à mesure que l'on s'approche du bord de fuite 6, depuis le bord d'attaque 5. [0041] Dans le mode de réalisation préférentiel représenté, l'enjoliveur 1 présente 16 aubes 4 réparties de façon équidistante sur toute sa superficie. [0042] Dans un mode préférentiel, les aubes 4 et l'enjoliveur 1 sont réalisés d'un seul tenant car moulés dans le même moule. [0043] De préférence, l'aube 4 est réalisée dans une matière à fort coefficient de dilatation thermique par exemple de type polyamide et de ce fait, elle fera l'objet d'une mise au point particulière. Le coefficient thermique peut avantageusement être compris entre 30 et 150.10-6 m/(m.K). [0044] L'invention propose ainsi un dispositif offrant de multiples avantages. Il est ainsi possible d'avoir un dispositif : - Simple et peu coûteux car l'enjoliveur est fait en matériaux très peu onéreux à réaliser en série, - Autonome, ne nécessitant pas de matériaux superflus difficiles à recycler et exploitant l'énergie de freinage, cette solution est autonome et écologique, - Fiable car inerte vis-à-vis du milieu extérieur (craignant peu les poussières et la corrosion), cette solution est très probablement stable sur le long terme, - D'ajourage quasi nul à faible vitesse, qui présente de très bonnes caractéristiques aérodynamiques.30

Claims

REVENDICATIONS: 1. Enjoliveur (1) adapté au montage sur une roue (2) de véhicule de sorte à en recouvrir une face, comportant un disque d'enjoliveur (1) et au moins un dispositif de ventilation ménagé dans ce disque d'enjoliveur (1) pour que l'air puisse traverser l'enjoliveur (1) par une ouverture du dispositif de ventilation, caractérisé en ce que le dispositif de ventilation comporte une aube (4), propre à se déformer de façon réversible par effet de voilage thermique.
2. Enjoliveur (1) selon la revendication 1 dans lequel l'aube (4) est issue de matière avec le disque.
3. Enjoliveur (1) selon la revendication 1 dans lequel l'aube (4) est rapportée au disque.
4. Enjoliveur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'aube (4) est réalisée dans une matière à coefficient de dilatation thermique compris entre 30 et 150.10-6 m/(m.K).
5. Enjoliveur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l'aube (4) est réalisée en polyamide.
6. Enjoliveur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'aube (4) se déforme quand la température avoisinant l'une des faces de l'enjoliveur (1) est supérieure à une température donnée, le voilage thermique écartant un bord (5) ou (6) de l'aube (4) orthogonalement au plan du disque et augmentant l'ouverture de ventilation.
7. Enjoliveur (1) selon la revendication précédente pour lequel la température donnée de déclenchement de déformation est de l'ordre de 80°C.
8. Enjoliveur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'aube (4) est soumise à un mouvement de torsion autour d'une fibre neutre (A), immobile lors du voilage thermique.
9. Enjoliveur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la liaison de l'aube (4) avec le disque présente des évidements (8) procurant une faiblesse mécanique facilitant la déformation selon le voilage thermique.
10. Enjoliveur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'aube (4) ou le disque présentent des nervures (9) de renfort.
11. Enjoliveur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le disque comporte une pluralité d'aubes (4).
12. Roue (2) sur laquelle sont montés un enjoliveur (1) selon l'une des revendications précédentes et un organe de freinage apte à transformer une puissance mécanique en chaleur.
13. Véhicule automobile comportant une roue (2) selon la revendication précédente.