FR2854858A1 - Dispositif de reduction des efforts aerodynamiques d'un vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de réduction des efforts aérodynamiques et en particulier de la traînée et de la portance aérodynamiques d'un véhicule automobile comprenant une carrosserie (2) dont la partie arrière comporte des éléments de carrosserie (3 ; 4 ; 5 ; 6) ménageant entre eux une arête (10 ; 11 ; 12 ; 13 ; 14), caractérisé en ce qu'il comprend sur au moins une arête de ladite partie arrière, un cylindre (20 ; 21 ; 22) entraîné en rotation dans le sens de l'écoulement de l'air sur ladite carrosserie (2).L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'un tel dispositif aérodynamique.

Description

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La présente invention concerne un dispositif de réduction des efforts aérodynamiques et en particulier de la traînée et de la partance aérodynamiques d'un véhicule automobile et également un véhicule automobile équipé d'un tel dispositif.

Les véhicules automobiles, lorsqu'ils roulent, sont soumis à un certain nombre d'efforts qui s'oppose à leur avancement. Ces efforts sont en particulier les frottements solides, c'est à dire les contacts des roues avec le sol, et les frottements aérodynamiques, comme par exemple les frottements de l'air sur les parois de la carrosserie du véhicule.

En plus de ces frottements, les véhicules automobiles sont soumis à une troisième source d'efforts qui s'oppose également à leur avancement. Ces efforts sont les forces aérodynamiques exercées sur le véhicule à travers des régions de surpression et de dépression. En effet, à haute vitesse, ces efforts deviennent dominant par rapport aux autres et jouent un rôle 15 essentiel sur la consommation et la stabilité du véhicule.

Ces forces aérodynamiques sont essentiellement générées par les dépressions créées par les décollements, les recirculations et les tourbillons longitudinaux de l'air. Les recirculations et donc les régions de basse pression sont importantes sur l'arrière du véhicule et particulièrement au niveau de la 20 lunette arrière et du coffre. En effet, les écoulements de l'air à l'arrière des véhicules automobiles sont complexes et, en général, il se produit un équilibre entre les décollements et les tourbillons longitudinaux.

Les dispositifs utilisés en aérodynamique automobile interviennent sur le décollement qui a lieu sur l'arrière du véhicule, en particulier dans la région 25 du raccord entre le pavillon et la lunette arrière, d'une part, et la lunette arrière et le coffre, d'autre part.

Les dispositifs classiques sont essentiellement constitués par des becquets, des ailerons ou des déflecteurs placés dans ces zones à l'arrière du véhicule.

Le becquet est utilisé le plus souvent pour réduire le coefficient de pénétration dans l'air et les autres systèmes sont plutôt utilisés pour réduire la partance.

L'invention a pour but de proposer un dispositif aérodynamique qui permet de contrôler les tourbillons longitudinaux et les décollements et d'une manière générale la structure globale de l'écoulement de l'air sur la carrosserie d'un véhicule automobile.

L'invention a donc pour objet un dispositif de réduction des efforts aérodynamiques et en particulier de la traînée et de la portance aérodynamiques d'un véhicule automobile comprenant une carrosserie dont la partie arrière comporte des éléments de carrosserie ménageant entre eux une arête, caractérisé en ce qu'il comprend, sur au moins une arête de ladite partie arrière, 10 un cylindre entraîné en rotation dans le sens de l'écoulement de l'air sur ladite carrosserie.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention - ladite arête est formée par l'arête de jonction entre lesdits éléments de carrosserie constitués par un pavillon, une lunette arrière, les parties 15 supérieure et inférieure d'un panneau de coffre et des parois latérales, - la longueur de chaque cylindre est comprise entre 5 et 200 cm, le diamètre de chaque cylindre est compris entre 1 et 10 cm, - les vitesses angulaires des cylindres sont variables et indépendantes les unes des autres, - les vitesses angulaires des cylindres sont comprises entre 0 et 8000 rad.s1, la vitesse angulaire de chaque cylindre est pilotée par un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie du 25 véhicule automobile, - chaque cylindre affleure la surface dudit élément de carrosserie et seule une portion de sa surface est apparente.

L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif tel que précédemment mentionné.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique de la partie arrière d'un véhicule automobile équipée d'un premier mode de réalisation d'un dispositif aérodynamique conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique en perspective de la partie 5 arrière d'un véhicule automobile équipée d'un second mode de réalisation d'un dispositif aérodynamique conforme à l'invention, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective montrant l'implantation d'un cylindre du dispositif aérodynamique conforme à l'invention.

Les véhicules automobiles, lorsqu'ils roulent, sont soumis à des 10 efforts qui s'opposent à leur avancement et qui sont les frottements solides, les frottements aérodynamiques et, à haute vitesse, les forces aérodynamiques générées par les dépressions et par les décollements, les recirculations et les tourbillons longitudinaux de l'air.

Ainsi, une carrosserie 2 d'un véhicule automobile 1, comme 15 représenté sur les figures. 1 et 2, comporte une partie arrière formée par des éléments de carrosserie générant des régions de basse pression o ces phénomènes sont particulièrement importants. La partie arrière de la carrosserie 2 du véhicule automobile 1 comprend, de manière classique, un pavillon 3, une lunette arrière 4, un panneau de coffre 5 comportant une partie supérieure 5a et 20 une partie inférieure 5b et deux parois latérales 6.

Ces différents éléments de carrosserie déterminent entre eux, une arête transversale 10 entre le pavillon 3 et la lunette 4, une arête transversale 11 entre les parties supérieure 5a et inférieure 5b du panneau de coffre 5, une arête transversale 12 à la partie inférieure 5b du panneau de coffre 5 (Fig. 2) et, d'une 25 part, deux arêtes longitudinales 13 formées par les montants de baie entre la lunette arrière 4 et chaque paroi latérale 6 et, d'autre part, deux arêtes 14 formées par la partie inférieures 5b du panneau de coffre 5 et chaque paroi latérale 6 (Fig. 1).

Ces arêtes, respectivement 10, 11, 12, 13 et 14 constituent des 30 régions de basse pression o les décollements, les recirculations et les tourbillons longitudinaux de l'air sont particulièrement importants.

Le dispositif aérodynamique selon l'invention permet de contrôler les décollements et les tourbillons longitudinaux et par la même structure globale de l'écoulement de l'air à l'arrière de la carrosserie 2 du véhicule automobile, en modifiant les conditions aux limites de l'écoulement dans ces régions, c'est à dire 5 en modifiant le gradient de vitesse perpendiculaire aux éléments de carrosserie du véhicule automobile.

Pour cela, l'une ou plusieurs ou l'ensemble des arêtes 10, 11, 12, 13 et 14 sont équipées d'un cylindre entraîné en rotation dans le même sens de l'écoulement de l'air sur la carrosserie 2.

Ainsi que montré à la Fig. 1, l'arête 10 est équipée d'un cylindre 20, l'arête 11 d'un cylindre 21, l'arête 12 d'un cylindre 22, chaque arête 13 d'un cylindre 23 et chaque arête 14 d'un cylindre 24. Chaque cylindre 20, 21, 22, 23 et 24 est entraîné en rotation dans le sens d'écoulement de l'air sur la carrosserie 2. Ainsi, le cylindre 20 est entraîné en rotation selon la flèche f0, le cylindre 21 15 selon la flèche fl et le cylindre 22 selon la flèche f2. Le cylindre 23 situé à gauche de l'axe longitudinal du véhicule par rapport à la partie avant de ce véhicule est entraîné en rotation selon la flèche f3. Le cylindre 24 situé à droite par rapport à cet axe longitudinal est entraîné en rotation selon la flèche f'3. Le cylindre 24 situé à gauche de l'axe longitudinal du véhicule par rapport à l'avant de ce 20 véhicule est entraîné en rotation selon la flèche f4 et le cylindre 24 situé à droite par rapport à cet axe est entraîné en rotation selon la flèche f4.

Chacun desdits cylindres affleure la surface de l'élément de carrosserie dans lequel il est disposé. Sur la Fig. 3, on a représenté le cylindre 20 qui affleure la surface du pavillon 3 et dont seule une portion de sa surface est 25 apparente. Les autre cylindres sont implantés de la même manière.

Les vitesses angulaires des cylindres sont variables et sont comprises entre 0 et 8000 rad.s1. Par ailleurs, la longueur de chaque cylindre est comprise entre 5 et 200 cm et le diamètre de ces cylindres est compris entre 1 et 10 cm. Les vitesses angulaires de chaque cylindre sont variables dans le temps 30 et peuvent être commandées par la mesure de la vitesse du véhicule automobile.

Ainsi, plus le véhicule va vite, plus la vitesse angulaire de chaque cylindre est grande. La fonction qui lie la vitesse angulaire de chaque cylindre à la vitesse du véhicule peut être définie selon des critères d'économie d'énergie.

Selon une variante, les vitesses angulaires de chaque cylindre 5 peuvent être adaptées aux conditions extérieures pour maintenir des vitesses de rotation de ces cylindres à un point de fonctionnement optimal afin d'obtenir la plus grande économie d'énergie. Ainsi, les vitesses angulaires des cylindres peuvent être choisies au mieux pour modifier favorablement les bulles de recirculation et les tourbillons longitudinaux que la rotation de ces cylindres 10 engendre afin de diminuer le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule automobile équipé de ces cylindres.

La vitesse angulaire de chaque cylindre peut être déterminée à chaque instant et pilotée par un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement 15 implanté sur la carrosserie du véhicule automobile.

Les régions o ces capteurs sont implantés, sont de préférence la partie arrière du pavillon 3, la lunette 4, les parties supérieure 5a et inférieure 5b du panneau de coffre 5 et les bords des parois latérales 6 à proximité de ce panneau de coffre 5.

D'une manière générale, les variations de la vitesse angulaire de chaque cylindre se font de façon indépendante et sont commandées par exemple au moyen d'un moteur électrique, non représenté ou par tout autre moyen à chaque instant par les informations données par les capteurs de pression et/ou de frottement visqueux et/ou de vitesse. On peut ainsi choisir 25 différentes façons de commander la rotation de chaque cylindre par des critères sur les gradients de pression ou les frottements visqueux au sein ou entre les différentes régions de mesure, par des critères de taux de fluctuation de pression ou de frottement visqueux au sein ou entre les différentes régions de mesure, par des critères de vitesse du véhicule, par des critères d'optimisation énergétique ou 30 par une combinaison quelconque de deux ou plusieurs de ces critères.

Le dispositif aérodynamique selon l'invention s'applique à un véhicule automobile qu'il soit monospace, bi-corps ou tri-corps et permet donc de réduire la traînée et la portance de ce véhicule et, de ce fait, de diminuer la consommation d'énergie et d'augmenter la stabilité dudit véhicule.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de réduction des efforts aérodynamiques et en particulier de la traînée et de la portance aérodynamiques d'un véhicule automobile comprenant une carrosserie (2) dont la partie arrière comporte des 5 éléments de carrosserie (3; 4; 5; 6) ménageant entre eux une arête (10; 11; 12; 13; 14), caractérisé en ce qu'il comprend sur au moins une arête (10; 11; 12; 13; 14) de ladite partie arrière, un cylindre (20; 21; 22; 23; 24) entraîné en rotation dans le sens de l'écoulement de l'air sur ladite carrosserie (2).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite 10 arête est formée par l'arête de jonction (10; 11; 12; 13; 14) entre lesdits éléments de carrosserie constitués par un pavillon (3), une lunette arrière (4), les parties supérieure (5a) et inférieur (5b) d'un panneau de coffre (5) et chacune des parois latérales (6).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la 15 longueur de chaque cylindre (20; 21; 22; 23; 24) est comprise entre 5 et 200 cm.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamètre de chaque cylindre (20; 21; 22; 23; 24) est compris entre 1 et 10 cm.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les vitesses angulaires des cylindres (20; 21; 22; 23; 24) sont variables et indépendantes les unes des autres.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les vitesses angulaires des cylindres (20; 21; 22; 23; 24) sont comprises entre 0 et 25 8000 rad.s-1.

7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la vitesse angulaire de chaque cylindre (20; 21; 22; 23; 24) est pilotée par un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la 30 carrosserie (2) du véhicule automobile.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque cylindre (20; 21; 22; 23; 24) affleure la surface dudit élément de carrosserie et seule une portion de sa surface est apparente.

9. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de réduction de la traînée aérodynamique selon l'une quelconque des

revendications précédentes.