FR3094053A1 - Device for cooling a vehicle wheel brake unit - Google Patents
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Abstract
Dispositif de refroidissement d’un organe de frein de roue d’un véhicule L’invention concerne un dispositif de refroidissement pour un système de freinage comportant un organe de frein (1) associé à une roue (2) d’un véhicule, le dispositif comportant un guide d’air (3) dirigeant un écoulement d’air. Le guide d’air (3) est courbé longitudinalement en présentant des premier (3a) et deuxième (3b) bords longitudinaux courbes, le guide d’air (3) portant au moins un moyen de création (4) de tourbillons d’air. Figure de l’abrégé : FIGURE 4 Device for cooling a vehicle wheel brake unit The invention relates to a cooling device for a braking system comprising a brake member (1) associated with a wheel (2) of a vehicle, the device comprising an air guide (3) directing an air flow. . The air guide (3) is curved longitudinally by having first (3a) and second (3b) curved longitudinal edges, the air guide (3) carrying at least one means (4) for creating air vortices . Abstract figure: FIGURE 4
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne un dispositif de refroidissement d’un organe de frein de roue d’un véhicule, l’organe de frein faisant partie d’un système de freinage associé à la roue, en particulier mais sans que cela soit limitatif, d’un véhicule automobile.The present invention relates to a device for cooling a wheel brake member of a vehicle, the brake member forming part of a braking system associated with the wheel, in particular but without this being limiting, of a motor vehicle.
Art antérieurPrior art
Il est connu qu’un organe de frein d’un système de freinage associé à une roue augmente en température en fonctionnement du fait de la friction et de la chaleur dégagée lors de la friction et a besoin d’être refroidi.It is known that a brake member of a braking system associated with a wheel increases in temperature in operation due to friction and the heat released during friction and needs to be cooled.
Pour ce faire, il est connu d’ajouter dans un dispositif de refroidissement de frein comportant un ou des guides d’air servant à diriger le flux d’air vers le système de freinage et notamment l’organe de frein. Ces guides d’air améliorent le refroidissement de l’organe de frein.To do this, it is known to add in a brake cooling device comprising one or more air guides serving to direct the flow of air towards the braking system and in particular the brake member. These air guides improve the cooling of the brake component.
Un refroidissement efficace des organes de frein est d'une grande importance, notamment en termes de sécurité du véhicule. A cette fin, des dispositifs de refroidissement des organes de frein ont été développés.Efficient cooling of the brake components is of great importance, especially in terms of vehicle safety. To this end, brake member cooling devices have been developed.
A la figure 1, illustrant un dispositif de refroidissement selon un premier état de la technique, il est montré une roue 2 d’un véhicule équipée d’un organe de frein 1, par exemple un disque ou un tambour. Le guide d’air 3d est disposé à distance de la roue 2 avec son prolongement faisant un angle aigu avec la roue 2 dans un plan longitudinal au véhicule portant la roue 2.In Figure 1, illustrating a cooling device according to a first state of the art, there is shown a wheel 2 of a vehicle equipped with a brake member 1, for example a disc or a drum. The air guide 3d is arranged at a distance from wheel 2 with its extension forming an acute angle with wheel 2 in a plane longitudinal to the vehicle carrying wheel 2.
Un courant d’air résultant du roulage du véhicule automobile, identifié en bas de cette figure 1 par des flèches, est ainsi dirigé vers la roue 2 et le frein par le guide d’air 3d, comme le symbolise la flèche traversant le guide d’air 3d.A current of air resulting from the rolling of the motor vehicle, identified at the bottom of this figure 1 by arrows, is thus directed towards the wheel 2 and the brake by the air guide 3d, as symbolized by the arrow crossing the guide d 3d air.
A l'heure actuelle, les véhicules automobiles nécessitent des optimisations aérodynamiques de plus en plus poussées pour réduire la consommation de carburant et limiter les émissions de polluants, notamment les émissions de C02. Il résulte de cela des perfectionnements orientés sur les coefficients aérodynamiques, notamment le coefficient de traînée SCX et le coefficient de portance SCZ au détriment d'autres prestations. Ainsi, en se référant aux figures 2 et 3, on connaît des pièces dites sabots 6 ou bavettes 7 aérodynamiques, qui permettent d'améliorer la déviation de l'écoulement d'air autour des roues 2 du véhicule, notamment des roues avant du véhicule mais qui désavantagent fortement le refroidissement des organes de frein.At present, motor vehicles require increasingly advanced aerodynamic optimizations to reduce fuel consumption and limit pollutant emissions, in particular C02 emissions. This results in improvements directed towards the aerodynamic coefficients, in particular the drag coefficient SCX and the lift coefficient SCZ to the detriment of other features. Thus, with reference to FIGS. 2 and 3, so-called aerodynamic parts 6 or flaps 7 are known, which make it possible to improve the deviation of the flow of air around the wheels 2 of the vehicle, in particular the front wheels of the vehicle. but which strongly disadvantage the cooling of the brake components.
De tels sabots 6, dont un est montré à la figure 2 peuvent être sous la forme de plaques rectangulaires, disposées en amont du soubassement de l’élément de structure 5 dans l’environnement de la roue 2. Il en va de même pour d’autres éléments aérodynamiques tels que des bavettes 7, dont une est montrée à la figure 3.Such shoes 6, one of which is shown in Figure 2 can be in the form of rectangular plates, arranged upstream of the base of the structural element 5 in the environment of the wheel 2. The same applies to d other aerodynamic elements such as flaps 7, one of which is shown in Figure 3.
Quand de tels sabots 6 ou de telles bavettes 7 aérodynamiques sont prévus dans l’environnement d’une roue 2 équipée d’un système de freinage doté d’un organe de frein 1, il a été prévu au moins deux configurations pour que la présence de sabots 6 ou de bavettes 7 soit le moins préjudiciable au refroidissement d’un organe de frein 1 d’une roue 2.When such shoes 6 or such aerodynamic flaps 7 are provided in the environment of a wheel 2 equipped with a braking system provided with a brake member 1, at least two configurations have been provided so that the presence of shoes 6 or flaps 7 is the least detrimental to the cooling of a brake member 1 of a wheel 2.
La figure 2 montre une forme de réalisation d’une disposition de sabot 6 compatible à un dispositif de refroidissement tel que montré à la figure 1 en comportant un guide d’air 3d pour un organe de frein 1 d’une roue 2.Figure 2 shows an embodiment of a shoe arrangement 6 compatible with a cooling device as shown in Figure 1 comprising an air guide 3d for a brake member 1 of a wheel 2.
Le sabot 6 s’étend dans un plan perpendiculaire au plan du frein, un courant d’air étant guidé en passant entre le sabot 6 et la roue 2, le trait tourbillonnant entre sabot 6 et roue symbolisant l’écoulement d’air en sortie du guide d’air 3d, les flèches du bas de la figure symbolisant l’air en amont de l’élément de structure 5 de carrosserie du véhicule encadrant la roue 2 et la flèche traversant le guide d’air 3d le parcours de l’air dans le guide d’air 3d.Shoe 6 extends in a plane perpendicular to the plane of the brake, an air current being guided passing between shoe 6 and wheel 2, the swirling line between shoe 6 and wheel symbolizing the air flow at the outlet. of the air guide 3d, the arrows at the bottom of the figure symbolizing the air upstream of the structural element 5 of the vehicle body framing the wheel 2 and the arrow crossing the air guide 3d the path of the air in 3d air guide.
La figure 3 montre une autre forme de réalisation d’une disposition de bavette 7 compatible à un dispositif de refroidissement tel que montré à la figure 1 en comportant un guide d’air 3d pour un organe de frein 1 d’une roue 2. Dans cette forme de réalisation, la bavette 7 s’étend de l’autre côté du guide d’air 3d que le côté du guide d’air 3d orienté vers la roue 2. Un courant d’air passe vers la face de la roue 2 portant l’organe de frein 1 mais en étant dévié par la bavette 7, ce qui le fait passer à distance du système de freinage et de son organe de frein 1 et affaiblit son refroidissement.FIG. 3 shows another embodiment of an arrangement of flap 7 compatible with a cooling device as shown in FIG. 1 comprising an air guide 3d for a brake member 1 of a wheel 2. In this embodiment, the flap 7 extends on the other side of the air guide 3d than the side of the air guide 3d oriented towards the wheel 2. A current of air passes towards the face of the wheel 2 carrying the brake member 1 but being deflected by the flap 7, which makes it pass away from the braking system and its brake member 1 and weakens its cooling.
Cependant, dans tous les cas, l’association d’un sabot 6 ou d’une bavette 7 avec un guide d’air 3d d’un dispositif de refroidissement présente l’inconvénient que le sabot 6 ou la bavette 7 limite le flux d’air vers l’organe de frein 1 et diminue l’efficacité du refroidissement. De plus le sillage du sabot 6 ou de la bavette 7 perturbe le fonctionnement du guide d’air 3d.However, in all cases, the association of a shoe 6 or a flap 7 with a 3d air guide of a cooling device has the disadvantage that the shoe 6 or the flap 7 limits the flow of air to the brake member 1 and reduces the cooling efficiency. In addition, the wake of the shoe 6 or the flap 7 disturbs the operation of the air guide 3d.
Enfin, la forme rectiligne du guide d’air 3d selon les états de la technique illustrés par les figures 1 à 3, n’est pas configurée pour créer un écoulement d’air optimal.Finally, the rectilinear shape of the 3d air guide according to the state of the art illustrated by Figures 1 to 3, is not configured to create an optimal air flow.
Ainsi, le couplage d’un sabot 6 ou d’une bavette 7 avec un guide d’air 3d fait perdre son efficacité au guide d’air 3d car le sabot 6 ou la bavette 7 génère un sillage fortement dépressionnaire qui aspire et dissipe le flux d’air sortant du guide d’air 3d.Thus, the coupling of a shoe 6 or a flap 7 with a 3d air guide causes the air guide 3d to lose its effectiveness because the shoe 6 or the flap 7 generates a strongly low-pressure wake which sucks in and dissipates the airflow coming out of the 3d air guide.
Il y a donc une incompatibilité de fonctionnement lors d’un couplage d’un sabot 6 ou d’une bavette 7 avec un guide d’air 3d.There is therefore an operational incompatibility when coupling a shoe 6 or a flap 7 with a 3d air guide.
Le document US-B-1016/0308 décrit un conduit de refroidissement de frein muni d'une pluralité de bossages dans une matrice. Les bossages sont disposés au niveau du côté avant d’un trou traversant pour créer un tourbillon pendant le mouvement de l'air.US-B-1016/0308 describes a brake cooling duct provided with a plurality of bosses in a matrix. Bosses are arranged at the front side of a through hole to create a vortex during air movement.
Un tel enseignement ne peut cependant être appliqué à un dispositif de refroidissement avec guide d’air en présence d’un sabot pour assurer une amélioration de l’aérodynamique du véhicule.Such teaching cannot, however, be applied to a cooling device with an air guide in the presence of a shoe to ensure an improvement in the aerodynamics of the vehicle.
Par conséquent, le problème à la base de l’invention est, pour un dispositif de refroidissement d’un organe de frein associé à une roue de véhicule, le dispositif de refroidissement comprenant dans son environnement un sabot et/ou une bavette aérodynamiques perturbant son action de refroidissement du frein, de concevoir le dispositif de refroidissement afin qu’il puisse assurer son rôle de refroidissement du frein malgré la présence du sabot ou de la bavette dans son environnement.Consequently, the problem underlying the invention is, for a device for cooling a brake member associated with a vehicle wheel, the cooling device comprising in its environment a shoe and/or an aerodynamic flap disturbing its cooling action of the brake, to design the cooling device so that it can fulfill its role of cooling the brake despite the presence of the shoe or the flap in its environment.
A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de refroidissement pour un système de freinage comportant un organe de frein associé à une roue d’un véhicule, le dispositif comportant un guide d’air dirigeant un écoulement d’air, remarquable en ce que le guide d’air est courbé longitudinalement en présentant des premier et deuxième bords longitudinaux courbes, le guide d’air portant au moins un moyen de création de tourbillons d’air.To this end, the present invention relates to a cooling device for a braking system comprising a brake member associated with a wheel of a vehicle, the device comprising an air guide directing a flow of air, remarkable in that the air guide is curved longitudinally with first and second curved longitudinal edges, the air guide carrying at least one means for creating air vortices.
Dans le domaine de l’aérodynamique d’un véhicule quelconque, notamment un véhicule automobile, il pouvait être utilisé des générateurs de vortex créateurs de tourbillons d’air.In the field of the aerodynamics of any vehicle, in particular a motor vehicle, vortex generators creating air vortices could be used.
Par contre, il n’avait jamais été proposé d’utiliser un ou des générateurs de vortex dans un dispositif de refroidissement d’un système de freinage en les incorporant à un guide d’air.On the other hand, it had never been proposed to use one or more vortex generators in a cooling device of a braking system by incorporating them into an air guide.
En particulier, le document de l’état de la technique le plus proche US-B-1016/0308 nécessite un conduit de refroidissement fermé qui n’est pas assimilable à un guide d’air, les bossages étant intérieurs au conduit de refroidissement et non portés à l’extérieur de ce conduit de refroidissement.In particular, the closest prior art document US-B-1016/0308 requires a closed cooling duct which cannot be assimilated to an air guide, the bosses being inside the cooling duct and not worn outside of this cooling duct.
La solution proposée par la présente invention vise à limiter ou annihiler cette incompatibilité entre, d’une part, sabot ou bavette et, d’autre part, guide d’air pour permettre ainsi de conserver les fonctions aérodynamiques du sabot ou de la bavette en même temps que d’assurer la fonction de refroidissement du système de freinage et de son organe de frein.The solution proposed by the present invention is aimed at limiting or eliminating this incompatibility between, on the one hand, a hoof or flap and, on the other hand, an air guide in order to thus make it possible to preserve the aerodynamic functions of the hoof or of the flap in at the same time as ensuring the cooling function of the braking system and its brake member.
Le guide d’air peut être convergent vers sa sortie destinée à être tournée vers le système de freinage pour accélérer l’écoulement et augmenter l’efficacité des tourbillons d’air et l’orientation de l’écoulement d’air vers le système de freinage.The air guide may be converging towards its outlet intended to be turned towards the braking system to accelerate the flow and increase the efficiency of the air vortices and the orientation of the air flow towards the braking system. braking.
Avantageusement, ledit au moins un moyen de création de tourbillons d’air est sous la forme d’une arrête vive s’étendant au moins partiellement sur le premier bord longitudinal courbe du guide d’air et/ou sous la forme d’au moins un système générateur de vortex sur le premier bord longitudinal courbe ou sur une face longitudinale concave du guide d’air, le deuxième bord longitudinal courbe du guide d’air ne présentant pas d’arrête vive en étant arrondi.Advantageously, said at least one means for creating air vortices is in the form of a sharp edge extending at least partially over the first curved longitudinal edge of the air guide and/or in the form of at least a vortex generator system on the first curved longitudinal edge or on a concave longitudinal face of the air guide, the second curved longitudinal edge of the air guide not having any sharp edges while being rounded.
L’arrête vive permet de créer un vortex que l’on cherche à induire dans le guide d’air. De préférence, l’arête du deuxième bord longitudinal du guide d’air destiné à se trouver côté centre véhicule est adoucie pour éviter la création d’un autre vortex sur l’extérieur du guide d’air côté milieu véhicule.The sharp edge makes it possible to create a vortex that one seeks to induce in the air guide. Preferably, the edge of the second longitudinal edge of the air guide intended to be on the vehicle center side is softened to avoid the creation of another vortex on the outside of the air guide on the vehicle center side.
Il est en effet souhaité éviter cet autre vortex parasite car l’écoulement d’air résultant irait frapper dans la bavette et n’atteindrait pas l’organe de frein du système de freinage tout en générant une augmentation de la traînée.It is indeed desired to avoid this other parasitic vortex because the resulting air flow would hit the mudflap and would not reach the brake component of the braking system while generating an increase in drag.
A titre d’exemple, un système générateur de vortex peut, sur le premier bord longitudinal destiné à être placé comme le bord longitudinal extérieur du guide d’air, être défini comme une paroi positionnée de préférence en début de guide d’air, verticale, cette paroi n’allant pas jusqu’à l’extrémité pour permettre au vortex de rentrer dans le guide d’air.By way of example, a vortex generator system can, on the first longitudinal edge intended to be placed as the outer longitudinal edge of the air guide, be defined as a wall positioned preferably at the start of the air guide, vertical , this wall not extending to the end to allow the vortex to enter the air guide.
L’arrête vive permet en soi de générer un vortex dans le guide d’air. Le ou les générateurs de vortex, mentionnés en alternative ou en complément, produisent le même effet mais avec une intensité accrue. Cela est dû au fait que l’enroulement tourbillonnaire est d’autant plus fort que les gradients de pression sont grands et les gradients de pression sont d’autant plus grands que la courbure de la paroi du guide d’air est forte.The sharp edge in itself makes it possible to generate a vortex in the air guide. The vortex generator(s), mentioned as an alternative or in addition, produce the same effect but with increased intensity. This is due to the fact that the vortex winding is all the stronger as the pressure gradients are large and the pressure gradients are all the larger as the curvature of the wall of the air guide is strong.
Avantageusement, ledit au moins un système générateur de vortex est sous la forme d’au moins une ailette faisant saillie du guide d’air.Advantageously, said at least one vortex generator system is in the form of at least one fin projecting from the air guide.
Avantageusement, ladite au moins une ailette est triangulaire, cylindrique, rectangulaire ou carrée.Advantageously, said at least one fin is triangular, cylindrical, rectangular or square.
Avantageusement, ladite au moins une ailette présente une hauteur de saillie du guide d’air comprise entre 4 et 30 millimètres, une longueur s’étendant sur le guide d’air comprise entre 2 et 10 fois la hauteur de ladite au moins une ailette et une épaisseur comprise entre 1 et 5 millimètres.Advantageously, said at least one fin has an air guide projection height of between 4 and 30 millimeters, a length extending over the air guide of between 2 and 10 times the height of said at least one fin and a thickness between 1 and 5 millimeters.
Une hauteur inférieure ne permettrait pas la formation d’un vortex et une hauteur supérieure à 30 millimètres serait néfaste pour la traînée. En ce qui concerne l’épaisseur, les conditions de fabrication et les contraintes de choc empêchent d’avoir des épaisseurs inférieures. Une épaisseur supérieure, par contre, rendrait le générateur de vortex moins efficace.A lower height would not allow the formation of a vortex and a height greater than 30 millimeters would be detrimental to drag. With regard to the thickness, the manufacturing conditions and the shock stresses prevent having lower thicknesses. A greater thickness, on the other hand, would make the vortex generator less efficient.
Avantageusement, ladite au moins une ailette est sous la forme d’au moins deux ailettes disposées consécutivement sur le premier bord longitudinal en présentant un espacement entre lesdites au moins deux ailettes ou sur une face longitudinale du guide d’air en formant au moins une série d’au moins deux ailettes consécutives présentant un espacement entre lesdites au moins deux ailettes.Advantageously, said at least one fin is in the form of at least two fins arranged consecutively on the first longitudinal edge by presenting a spacing between said at least two fins or on a longitudinal face of the air guide by forming at least a series at least two consecutive fins having a spacing between said at least two fins.
D’une manière générale, il peut aussi être envisagé de positionner plusieurs systèmes générateurs de vortex non limités à des ailettes. A l’extérieur du guide d’air, sur le premier bord longitudinal du guide d’air destiné à devenir le bord externe tourné vers l’extérieur d’un élément de structure de carrosserie et du véhicule automobile, deux générateurs de vortex positionnés l’un derrière l’autre permettraient de créer deux vortex dans le même sens qui peuvent interagir entre eux en se renforçant.In general, it can also be considered to position several vortex generating systems not limited to fins. On the outside of the air guide, on the first longitudinal edge of the air guide intended to become the outer edge facing outwards of a body structure element and of the motor vehicle, two vortex generators positioned l one behind the other would create two vortices in the same direction which can interact with each other by reinforcing each other.
Avantageusement, ladite au moins une ailette est sous la forme d’au moins deux ailettes se raccordant par deux extrémités adjacentes l’une à l’autre.Advantageously, said at least one fin is in the form of at least two fins being connected by two ends adjacent to each other.
Il est aussi possible d’avoir plusieurs ailettes ou plusieurs systèmes générateurs de vortex sur une face longitudinale du guide d’air non raccordés par des extrémités adjacentes.It is also possible to have several fins or several vortex generating systems on a longitudinal face of the air guide not connected by adjacent ends.
Ainsi, une ou plusieurs paires de systèmes générateurs de vortex dits contre-rotatifs sur la face longitudinale du guide d’air permettent d’accélérer les vitesses dans la zone proche de la paroi du guide d’air et donc d’éviter le décollement en améliorant aussi la direction de l’écoulement.Thus, one or more pairs of so-called counter-rotating vortex-generating systems on the longitudinal face of the air guide make it possible to accelerate the speeds in the zone close to the wall of the air guide and therefore to avoid separation in also improving the direction of the flow.
Une telle disposition en paires, avantageusement avec contact des extrémités des ailettes, permet de générer un tourbillon qui accélère l’écoulement près du guide d’air, transmet de l’énergie au flux d’air sortant du guide d’air, renforce ainsi son action d’orientation de l’air vers le système de freinage et l’organe de frein et évite une aspiration de l’air par le sillage du sabot ou de la bavette.Such an arrangement in pairs, advantageously with contact of the ends of the fins, makes it possible to generate a vortex which accelerates the flow near the air guide, transmits energy to the flow of air leaving the air guide, thus reinforces its action of directing the air towards the braking system and the brake member and prevents air from being sucked in by the wake of the shoe or the mudflap.
L’invention concerne aussi un élément de structure d’une carrosserie de véhicule disposé en avant, dans un sens d’avancement du véhicule, d’une roue de véhicule comportant un système de freinage comprenant un organe de frein, remarquable en ce qu’il comprend, d’une part, un tel dispositif de refroidissement, le guide d’air étant courbé en forme concave à une partie inférieure de l’élément de structure avec le premier bord longitudinal s’étendant en vis-à-vis d’un extérieur de l’élément de structure et, d’autre part, au moins un sabot aérodynamique et/ou au moins une bavette aérodynamique.The invention also relates to a structural element of a vehicle body arranged in front, in a direction of travel of the vehicle, of a vehicle wheel comprising a braking system comprising a brake member, noteworthy in that it comprises, on the one hand, such a cooling device, the air guide being curved in a concave shape at a lower part of the structural element with the first longitudinal edge extending opposite an exterior of the structural element and, on the other hand, at least one aerodynamic shoe and/or at least one aerodynamic flap.
Avantageusement, quand l’élément de structure porte au moins une bavette aérodynamique, ladite au moins une bavette aérodynamique est disposée à une extrémité du guide d’air orientée vers un intérieur de l’élément de structure, donc l’extrémité du guide d’air en vis-à-vis du système de freinage.Advantageously, when the structural element carries at least one aerodynamic flap, said at least one aerodynamic flap is arranged at one end of the air guide oriented towards an interior of the structural element, therefore the end of the air guide. air facing the braking system.
Une bavette peut s’étendre au-dessus du guide d’air.A flap may extend above the air guide.
Le vortex créé dans le guide d’air accélère l’écoulement près de la paroi du guide d’air et évite que de l’air sortant du guide d’air ne soit aspiré par le sillage de la bavette.The vortex created in the air guide accelerates the flow near the wall of the air guide and prevents the air exiting the air guide from being sucked in by the wake of the flap.
Cela améliore le guidage de l’air vers le système de freinage et l’organe de frein.This improves air routing to the brake system and the brake component.
Un sabot et/ou une bavette permettent de mieux contrôler les flux d’air créés par les roues avec un angle moins élevé du sillage interne des roues améliorant la portance arrière du véhicule en situation de freinage ou piquage du véhicule et procurent un meilleur fonctionnement de l’effet en fond plat du véhicule.A shoe and/or a flap allow better control of the air flows created by the wheels with a lower angle of the internal wheel wake, improving the rear lift of the vehicle in a braking or nose-down situation and provides better operation of the wheel. the flat bottom effect of the vehicle.
L’invention concerne un véhicule automobile comprenant une carrosserie comportant au moins un élément de structure entourant au moins partiellement une roue du véhicule équipée d’un système de freinage comprenant un organe de frein, remarquable en ce que l’élément de structure est tel que précédemment décrit, le guide d’air débouchant vers le système de freinage.The invention relates to a motor vehicle comprising a body comprising at least one structural element at least partially surrounding a wheel of the vehicle equipped with a braking system comprising a brake member, noteworthy in that the structural element is such that previously described, the air guide leading to the braking system.
La présente invention permet un gain en aérodynamique du véhicule et en refroidissement du système de freinage. Ces deux effets contradictoires sont assurés de manière optimale sans dégradation de l’une pour favoriser l’autre.The present invention allows a gain in aerodynamics of the vehicle and in cooling of the braking system. These two contradictory effects are ensured optimally without degradation of one to favor the other.
En ce qui concerne l’aérodynamique, il est garanti une réduction de la traînée grâce au sabot, ce qui répond à l’enjeu d’un moindre dégagement de CO2.As far as aerodynamics are concerned, a reduction in drag is guaranteed thanks to the skid plate, which meets the challenge of lower CO2 emissions.
Il peut aussi être garanti une réduction de la portance arrière grâce à la bavette, ce qui assure une stabilité du véhicule par un moyen peu coûteux.It can also be guaranteed a reduction in the rear lift thanks to the flap, which ensures stability of the vehicle by an inexpensive means.
Le refroidissement du système de freinage est aussi optimalement assuré, ce qui représente une sûreté de fonctionnement pour le conducteur et les passagers du véhicule par la mise en œuvre d’une solution passive efficace et peu chère.The cooling of the braking system is also optimally ensured, which represents operational safety for the driver and the passengers of the vehicle by the implementation of an efficient and inexpensive passive solution.
La solution proposée par la présente invention permet ainsi de conserver les fonctions aérodynamiques du sabot ou de la bavette en même temps que la fonction de refroidissement du système de freinage par le dispositif de refroidissement.The solution proposed by the present invention thus makes it possible to retain the aerodynamic functions of the shoe or the flap at the same time as the cooling function of the braking system by the cooling device.
Brève description des figuresBrief description of figures
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with regard to the appended drawings given by way of non-limiting examples and in which:
Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.It should be borne in mind that the figures are given by way of examples and do not limit the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate understanding of the invention and are not necessarily at the scale of practical applications. In particular, the dimensions of the various elements shown are not representative of reality.
Par exemple aux figures, la roue et le système de freinage sont montrés de manière très schématique, le système de freinage n’étant illustré que par son organe de frein alors que celui-ci est, la plupart du temps, intégré dans une coquille.For example in the figures, the wheel and the braking system are shown very schematically, the braking system being illustrated only by its brake member whereas the latter is, most of the time, integrated into a shell.
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées.In what follows, reference is made to all figures taken in combination. When reference is made to a specific figure or figures, these figures are to be taken in combination with the other figures for the recognition of the designated reference numerals.
Dans ce qui va suivre, on comprend les termes « avant », « arrière », « supérieur », « inférieur » et autres références à des positionnements spatiaux en référence aux composants positionnés dans leur position de fonctionnement et d’usage normal, notamment dans un véhicule automobile roulant sur un plan horizontal.In what follows, the terms "front", "rear", "upper", "lower" and other references to spatial positions are understood to refer to components positioned in their position of normal operation and use, in particular in a motor vehicle traveling on a horizontal plane.
Comme précédemment mentionné en regard des figures 2 et 3, la présence d’un sabot 6 ou d’une bavette 7 associé à chaque roue 2 d’un véhicule accroît l’aérodynamique du véhicule en réduisant la traînée du véhicule du fait de la déviation de l’écoulement d’air se dirigeant vers les roues 2 et en réduisant la portance arrière en assiette de freinage en guidant le flux d’air vers le milieu du soubassement du véhicule.As previously mentioned with regard to Figures 2 and 3, the presence of a shoe 6 or a flap 7 associated with each wheel 2 of a vehicle increases the aerodynamics of the vehicle by reducing the drag of the vehicle due to the deviation of the flow of air heading towards the wheels 2 and reducing the rear lift in the braking attitude by guiding the flow of air towards the middle of the underbody of the vehicle.
Cependant, la présence d’un sabot 6 ou d’une bavette 7 dans l’environnement d’un système de freinage portant un organe de frein 1 d’une roue 2 diminue le flux d’air vers le système de freinage et son organe de frein 1 et dégrade leur refroidissement.However, the presence of a shoe 6 or a flap 7 in the environment of a braking system carrying a brake member 1 of a wheel 2 reduces the flow of air towards the braking system and its member. brake 1 and degrades their cooling.
En se référant principalement aux figures 4, 5 et 6, la présente invention concerne un dispositif de refroidissement pour un système de freinage comportant un organe de frein 1 associé à une roue 2 d’un véhicule. Le dispositif comporte un guide d’air 3 dirigeant un écoulement d’air vers le système de freinage et son organe de frein 1 s’échauffant par friction.Referring mainly to Figures 4, 5 and 6, the present invention relates to a cooling device for a braking system comprising a brake member 1 associated with a wheel 2 of a vehicle. The device comprises an air guide 3 directing a flow of air towards the braking system and its brake member 1 heating up by friction.
Selon l’invention, le guide d’air 3 est courbé longitudinalement en présentant des premier 3a et deuxième 3b bords longitudinaux courbes. De plus, le guide d’air 3 porte au moins un moyen de création 4 de tourbillons d’air.According to the invention, the air guide 3 is curved longitudinally, presenting first 3a and second 3b curved longitudinal edges. In addition, the air guide 3 carries at least one means 4 for creating air vortices.
Le guide d’air 3 courbe est destiné à prendre de l’air dans la partie amont ou avant du véhicule portant la roue 2 dans le sens longitudinal de l’écoulement d’air à travers le véhicule roulant.The curved air guide 3 is intended to take in air from the upstream or front part of the vehicle carrying the wheel 2 in the longitudinal direction of the air flow through the rolling vehicle.
Le guide d’air 3 est courbé, de centre de courbure disposé vers l’extérieur du véhicule et comporte, soit sur son bord disposé vers le côté extérieur au véhicule, ci-avant dénommé le premier bord longitudinal 3a ou soit sur le guide d’air 3 un moyen fonctionnel de création de tourbillons d’air 4.The air guide 3 is curved, with a center of curvature disposed towards the outside of the vehicle and comprises either on its edge disposed towards the side outside the vehicle, hereinafter referred to as the first longitudinal edge 3a or either on the guide air 3 a functional means of creating air vortices 4.
Le guide d’air 3 peut présenter une sortie convergente avec réduction de largeur et augmentation de courbure sur le bord longitudinal 3b qui est destiné à être le bord longitudinal intérieur milieu du véhicule, c’est-à-dire le deuxième bord longitudinal 3b opposé au premier bord longitudinal 3a, ce qui augmente le flux d’air envoyé vers le système de freinage.The air guide 3 may have a convergent outlet with a reduction in width and an increase in curvature on the longitudinal edge 3b which is intended to be the middle interior longitudinal edge of the vehicle, that is to say the second longitudinal edge 3b opposite to the first longitudinal edge 3a, which increases the flow of air sent to the braking system.
Le ou les moyens de création de tourbillons d’air 4 peuvent être sous la forme d’une arrête vive s’étendant au moins partiellement sur le premier bord longitudinal 3a courbe du guide d’air 3. En alternative ou en complément, car ces deux moyens de création de tourbillons d’air peuvent être combinés, le ou les moyens de création de tourbillons d’air peuvent être sous la forme sous la forme d’au moins un système générateur de vortex 4 sur le premier bord longitudinal 3a courbe ou sur une face longitudinale 3c concave du guide d’air 3.The means for creating air vortices 4 can be in the form of a sharp edge extending at least partially over the first curved longitudinal edge 3a of the air guide 3. As an alternative or in addition, because these two air vortex creation means can be combined, the air vortex creation means can be in the form of at least one vortex generating system 4 on the first curved longitudinal edge 3a or on a concave longitudinal face 3c of the air guide 3.
Le positionnement du générateur de vortex est important. L’efficacité du générateur de vortex est très dépendante de son positionnement.The positioning of the vortex generator is important. The efficiency of the vortex generator is very dependent on its positioning.
Par exemple, un ou des systèmes générateurs de vortex 4 peuvent être positionnés sur le premier bord longitudinal 3a du guide d’air 3 avec une longueur allant jusqu’au 2/3 de la longueur du guide d’air 3. Cela permet un développement satisfaisant de tourbillons et un bon guidage le long du guide d’air 3.For example, one or more vortex generating systems 4 can be positioned on the first longitudinal edge 3a of the air guide 3 with a length ranging up to 2/3 of the length of the air guide 3. This allows development satisfactory swirls and good guidance along the air guide 3.
Un système générateur de vortex 4 permet de prendre l’air en dehors du guide d’air 3 et de le ramener à l’intérieur, en rendant celui-ci encore plus efficace. Une position du système générateur de vortex 4 sur une face longitudinale 3c du guide d’air 3 permet de créer un tourbillon directement sur le guide d’air 3.A vortex generator system 4 makes it possible to take the air outside the air guide 3 and bring it back inside, making it even more efficient. A position of the vortex generator system 4 on a longitudinal face 3c of the air guide 3 makes it possible to create a vortex directly on the air guide 3.
Un seul système générateur de vortex 4 est montré à la figure 5 sur le premier bord longitudinal 3a du guide d’air 3 tandis que deux systèmes générateurs de vortex 4 sont montrés à la figure 4 sur le premier bord longitudinal 3a du guide d’air 3.A single vortex generator system 4 is shown in Figure 5 on the first longitudinal edge 3a of the air guide 3 while two vortex generator systems 4 are shown in Figure 4 on the first longitudinal edge 3a of the air guide 3.
A la figure 6, il est montré deux systèmes générateurs de vortex 4 sur une face longitudinale 3c concave du guide d’air 3, ces deux systèmes générateurs de vortex 4 formant un V pointant à l’opposé de la roue 2 et du système de freinage sur cette face longitudinale 3c du guide d’air 3, donc vers l’entrée d’air dans le guide d’air 3.In FIG. 6, two vortex generating systems 4 are shown on a concave longitudinal face 3c of the air guide 3, these two vortex generating systems 4 forming a V pointing away from the wheel 2 and the braking on this longitudinal face 3c of the air guide 3, therefore towards the air inlet in the air guide 3.
De manière générale, le premier bord longitudinal 3a est destiné à être le bord longitudinal se trouvant le plus vers l’extérieur de l’élément de structure 5 de la carrosserie, disposé en avant de la roue 2 sur le véhicule, avantageusement un véhicule automobile.In general, the first longitudinal edge 3a is intended to be the longitudinal edge lying furthest outwards of the structural element 5 of the bodywork, arranged in front of the wheel 2 on the vehicle, advantageously a motor vehicle .
La face longitudinale 3c est destinée à être la face inférieure du guide d’air 3 tournée vers la route suivie par le véhicule automobile.The longitudinal face 3c is intended to be the lower face of the air guide 3 facing the road followed by the motor vehicle.
Dans ces deux cas de positionnement des moyens de création 4 de tourbillons d’air, le deuxième bord longitudinal 3b courbe du guide d’air 3 peut ne pas présenter pas d’arrête vive en étant arrondi pour ne pas former de tourbillons d’air.In these two cases of positioning of the means 4 for creating air vortices, the second curved longitudinal edge 3b of the air guide 3 may not have any sharp edges by being rounded so as not to form air vortices .
Il peut exister toute un ensemble de formes et d’agencements pour ces systèmes générateurs de vortex 4, par exemple des systèmes générateurs de vortex 4 disposés en opposition à l’écoulement d’air ou dans le sens de l’écoulement d’air, des systèmes générateurs de vortex 4 à double arceaux ouverts dans le sens de l’écoulement d’air ou des systèmes générateurs de vortex 4 successifs pointant dans le sens de l’écoulement d’air ou dans le sens inverse.There can be a whole set of shapes and arrangements for these vortex generator systems 4, for example vortex generator systems 4 arranged in opposition to the air flow or in the direction of the air flow, vortex generating systems 4 with double arches open in the direction of the air flow or successive vortex generating systems 4 pointing in the direction of the air flow or in the opposite direction.
Chaque type de géométrie produit divers types de tourbillons. Un des effets possibles des tourbillons est de prendre l’énergie de l’écoulement à haute vitesse à distance d’une paroi et de la faire converger vers les zones de basses vitesses proches de la paroi. Il est ainsi énoncé que les systèmes générateurs de vortex 4 dynamisent l’écoulement dans la couche limite donc au niveau du guide d’air 3.Each type of geometry produces various types of vortices. One of the possible effects of vortices is to take the energy of the high speed flow away from a wall and to make it converge towards the low speed zones close to the wall. It is thus stated that the vortex generating systems 4 energize the flow in the boundary layer, therefore at the level of the air guide 3.
Il peut y avoir un ou des systèmes de générateurs de vortex 4 positionnés dans le guide d’air 3 préférentiellement sur une face longitudinale 3c dans sa partie amont de sorte que le ou les vortex se développent ensuite tout le long du guide d’air 3 jusqu’à sa sortie.There may be one or more systems of vortex generators 4 positioned in the air guide 3 preferentially on a longitudinal face 3c in its upstream part so that the vortex or vortices then develop all along the air guide 3 until its release.
Les systèmes générateurs de vortex 4 peuvent être triangulaires cylindrique ou rectangulaires. Des systèmes générateurs de vortex sous forme de bossages peuvent être aussi envisagés.The vortex generating systems 4 can be cylindrical triangular or rectangular. Vortex generating systems in the form of bosses can also be envisaged.
Le ou les systèmes générateurs de vortex 4 peuvent être sous la forme d’au moins une ailette 4 faisant saillie du guide d’air 3. Cette ou ces ailettes 4 peuvent prendre différentes formes dont notamment une forme triangulaire, cylindrique, rectangulaire ou carrée.The vortex generating system(s) 4 can be in the form of at least one fin 4 projecting from the air guide 3. This or these fins 4 can take different shapes including in particular a triangular, cylindrical, rectangular or square shape.
Sans que cela soit limitatif, l’ailette ou les ailettes 4 peuvent présenter une hauteur de saillie du guide d’air 3 comprise entre 4 et 30 millimètres, une longueur s’étendant sur le guide d’air 3 comprise entre 2 et 10 fois la hauteur de ladite au moins une ailette 4 et une épaisseur comprise entre 1 et 5 millimètres.Without this being limiting, the fin or the fins 4 may have a height of projection from the air guide 3 of between 4 and 30 millimeters, a length extending over the air guide 3 of between 2 and 10 times the height of said at least one fin 4 and a thickness of between 1 and 5 millimeters.
En se référant à la figure 4, il est possible d’avoir au moins deux ailettes 4 disposées consécutivement sur le premier bord longitudinal 3a en présentant un espacement entre les deux ailettes 4.Referring to Figure 4, it is possible to have at least two fins 4 arranged consecutively on the first longitudinal edge 3a by presenting a spacing between the two fins 4.
En se référant à la figure 6, il est possible d’avoir au moins deux ailettes 4 disposées sur une face longitudinale 3c du guide d’air 3 en formant au moins une série d’au moins deux ailettes 4 consécutives présentant un espacement entre lesdites au moins deux ailettes 4.Referring to Figure 6, it is possible to have at least two fins 4 arranged on a longitudinal face 3c of the air guide 3 by forming at least a series of at least two consecutive fins 4 having a spacing between said at least two fins 4.
Il peut donc y avoir plusieurs séries d’ailettes 4 consécutives, avantageusement sur la face longitudinale 3c, aussi bien similaires que différentes. Plusieurs tourbillons, sensiblement parallèles les uns aux autres peuvent ainsi être créés. Les ailettes 4 peuvent être aussi bien convergentes que divergentes, notamment entre séries d’ailettes 4 différentes.There can therefore be several series of consecutive fins 4, advantageously on the longitudinal face 3c, both similar and different. Several vortices, substantially parallel to each other can thus be created. The fins 4 can be both convergent and divergent, in particular between series of different fins 4.
En se référant à la figure 6, il est possible d’avoir au moins deux ailettes 4 se raccordant par deux extrémités adjacentes l’une à l’autre en réalisant une forme en V fermé.Referring to Figure 6, it is possible to have at least two fins 4 connected by two ends adjacent to each other by making a closed V shape.
Il est aussi possible d’avoir deux ailettes 4 convergentes l’une vers l’autre mais sans que leurs extrémités se contactent. D’autres formes de disposition des ailettes 4 sont possibles notamment sur la face longitudinale 3c du guide d’air 3 les portant, étant donné que cette face longitudinale 3c offre plus de place que le premier bord longitudinal 3a du guide d’air 3.It is also possible to have two fins 4 converging towards each other but without their ends touching. Other forms of arrangement of the fins 4 are possible in particular on the longitudinal face 3c of the air guide 3 carrying them, given that this longitudinal face 3c offers more space than the first longitudinal edge 3a of the air guide 3.
D’une manière générale les ailettes 4, notamment sur la face longitudinale 3c du guide d’air 3, peuvent présenter un angle d’orientation compris entre 10 et 45° par rapport à l’axe longitudinal du guide d’air 3, pouvant correspondre à un angle longitudinal du véhicule.In general, the fins 4, in particular on the longitudinal face 3c of the air guide 3, can have an angle of orientation of between 10 and 45° relative to the longitudinal axis of the air guide 3, which can correspond to a longitudinal angle of the vehicle.
Un angle inférieur ne permettrait pas la formation d’un vortex puissant et un angle supérieur créerait une dépression néfaste pour la traînée et l’aérodynamique du véhicule.A lower angle would not allow the formation of a powerful vortex and a higher angle would create a negative pressure for the drag and the aerodynamics of the vehicle.
En se référant aux figures 4 à 6, l’invention concerne aussi un élément de structure 5 d’une carrosserie de véhicule disposé en avant, dans un sens d’avancement du véhicule, d’une roue 2 de véhicule comportant un système de freinage comprenant un organe de frein 1.Referring to Figures 4 to 6, the invention also relates to a structural element 5 of a vehicle body arranged in front, in a direction of travel of the vehicle, of a vehicle wheel 2 comprising a braking system comprising a brake member 1.
Cet élément de structure 5 comprend, d’une part, un dispositif de refroidissement tel que précédemment décrit. Le guide d’air 3 est courbé en forme concave, donc rentrante et en retrait par rapport au sol à une partie inférieure de l’élément de structure 5 avec le premier bord longitudinal 3a s’étendant en vis-à-vis d’un extérieur de l’élément de structure 5, c’est-à-dire en étant le bord longitudinal du guide d’air 3 le plus orienté vers l’extérieur de l’élément de structure 5 et du véhicule automobile.This structural element 5 comprises, on the one hand, a cooling device as previously described. The air guide 3 is curved in a concave shape, therefore re-entrant and set back with respect to the ground at a lower part of the structural element 5 with the first longitudinal edge 3a extending opposite a exterior of the structural element 5, that is to say being the longitudinal edge of the air guide 3 facing the most outwardly of the structural element 5 and of the motor vehicle.
Pour assurer l’aérodynamique du véhicule, l’élément de structure 5 porte, d’autre part, au moins un sabot 6 aérodynamique et/ou au moins une bavette 7 aérodynamique, ces éléments étant cependant préjudiciables au refroidissement du système de freinage.To ensure the aerodynamics of the vehicle, the structural element 5 carries, on the other hand, at least one aerodynamic shoe 6 and/or at least one aerodynamic flap 7, these elements being however detrimental to the cooling of the braking system.
Aux figures 4 à 6, il est montré une bavette 7 et un sabot 6 mais un seul de ses éléments peut être présent sans l’autre sur l’élément de structure 5.In Figures 4 to 6, there is shown a flap 7 and a shoe 6 but only one of its elements can be present without the other on the structural element 5.
Quand l’élément de structure 5 porte au moins une bavette 7 aérodynamique, ce qui est le cas aux figures 4 à 6, la bavette 7 aérodynamique peut être disposée à une extrémité du guide d’air 3 orientée vers un intérieur de l’élément de structure 5, donc l’extrémité du guide d’air 3 par lequel débouche le flux d’air orienté vers le système de freinage et son organe de frein 1.When the structural element 5 carries at least one aerodynamic flap 7, which is the case in FIGS. 4 to 6, the aerodynamic flap 7 can be arranged at one end of the air guide 3 oriented towards an interior of the element. of structure 5, therefore the end of the air guide 3 through which emerges the flow of air directed towards the braking system and its brake member 1.
La bavette 7 peut être disposée en étant inclinée par rapport à un plan horizontal, la bavette 7 montant plus la bavette 7 s’éloigne de l’extérieur de l’élément de structure 5 et du véhicule automobile, donc plus la bavette 7 est à l’intérieur de l’élément de structure 5.The flap 7 can be arranged while being inclined with respect to a horizontal plane, the flap 7 rising the more the flap 7 moves away from the outside of the structural element 5 and from the motor vehicle, therefore the more the flap 7 is inside the structural element 5.
L’invention concerne enfin un véhicule automobile comprenant une carrosserie comportant au moins un élément de structure 5 entourant au moins partiellement une roue 2 du véhicule équipée d’un système de freinage comprenant un organe de frein 1.The invention finally relates to a motor vehicle comprising a body comprising at least one structural element 5 at least partially surrounding a wheel 2 of the vehicle equipped with a braking system comprising a brake member 1.
Dans ce cas, l’élément de structure 5 est tel que décrit précédemment, le guide d’air 3 débouchant vers le système de freinage et son organe de frein 1 et orientant un écoulement d’air vers le système de freinage et l’organe de frein 1.In this case, the structural element 5 is as described above, the air guide 3 opening out towards the braking system and its brake member 1 and directing a flow of air towards the braking system and the member brake 1.
L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.The invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated which have been given by way of examples only.
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