FR2858793A1 - Element aerodynamique pour la reduction de la trainee et de la portance d'un vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un élément aérodynamique, caractérisé en ce qu'il comprend un sabot (10) comportant une face active (11) s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule et déplaçable entre une position escamotée dans le soubassement (7) de ce véhicule et une position déployée dans laquelle la face active (11) est en saillie au-dessous dudit soubassement en amont et/ou en aval des roues avant (3) et/ou arrière (4).L'invention concerne aussi un véhicule automobile équipé d'au moins un tel élément aérodynamique.

Description

La présente invention concerne un élément aérodynamique pour la réduction
de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile et également un véhicule automobile équipé d'au moins un tel élément aérodynamique.
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 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 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 du raccord entre le pavillon et la lunette arrière, d'une part, et la lunette arrière et le coffre, d'autre part.
Si effectivement les plus grosses dépressions et les principales structures tourbillonnaires et les décollements sont générés sur la partie arrière du véhicule automobile, la région des roues et des passages de roues est également une zone critique. En effet, l'écoulement de l'air s'engouffre dans le passage de roues et on observe très souvent un décollement en aval de celui-ci.
On observe également toujours un sillage important derrière les roues du véhicule et le sillage des roues avant rencontre les roues arrière et modifie leur sillage. Le sillage des roues et l'écoulement de l'air dans les passages de roues agissent aussi directement sur l'écoulement de l'air au niveau du soubassement du véhicule, modifiant ainsi le débit de l'air sortant de dessous du véhicule et par-là même modifient la structure de l'écoulement de l'air sur l'arrière du véhicule automobile.
Ainsi, la région des roues et des passages de roues est une région très sensible pour l'aérodynamique du véhicule et les constructeurs estiment que ces régions contribuent en moyenne à 15% de la valeur de coefficient de pénétration dans l'air du véhicule automobile.
L'invention a pour but de proposer un élément aérodynamique qui permet de modifier la structure de l'écoulement de l'air au niveau des roues et des passages de roues du véhicule automobile et qui permet non seulement de diminuer la portance arrière et donc d'améliorer la stabilité, mais aussi de favoriser une diminution de la traînée du véhicule et donc la consommation de ce dernier.
L'invention a donc pour objet un élément aérodynamique pour la réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un sabot comportant une face active s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule et déplaçable entre une position escamotée dans le soubassement de ce véhicule et une position déployée dans laquelle la face active est en saillie au-dessous du soubassement en amont et/ou en aval des roues avant et/ou arrière.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la position déployée de la face active du sabot est fixe et le déplacement de ladite face active du sabot entre les deux positions est actionné par au moins 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 véhicule automobile, - la position déployée de la face active du sabot est variable et le 30 déplacement de ladite face active du sabot entre les deux positions est actionné par au moins un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression etlou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie du véhicule automobile, - la face active du sabot est inclinée de haut en bas vers l'arrière du véhicule dans la position déployée en amont des roues avant et/ou arrière, - la face active du sabot est inclinée de haut en bas vers l'avant du véhicule dans la position déployée en aval des roues avant et/ou arrière, - la face active du sabot est plane, concave ou convexe, le sabot a une longueur comprise entre 5 et 50 cm, - la hauteur du dépassement de la face active du sabot au-des-10 sous du soubassement varie entre 0 et 30 cm, - le sabot est, dans la position escamotée, disposé dans un boîtier fixé au-dessus du soubassement du véhicule automobile, - le boîtier contient un organe de commande pour déplacer le sabot par pivotement entre lesdites positions autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule, - l'organe de commande est formé par un moteur électrique.
L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément aérodynamique 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 côté d'un véhicule automobile équipé d'éléments aérodynamiques conformes à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique du soubassement du véhicule automobile équipé d'éléments aérodynamiques conformes à l'invention, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective d'un boîtier d'un élément aérodynamique conforme à l'invention, - la Fig. 4 est une vue schématique en perspective éclatée des différents composants d'un élément aérodynamique conforme à l'invention, - la Fig. 5 est une vue schématique en coupe transversale d'un élément aérodynamique conforme à l'invention, - les Figs. 6A à 6C représentent différentes sections d'un sabot d'un élément aérodynamique conforme à l'invention.
Les véhicules automobiles, lorsqu'ils roulent, sont soumis à des 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 représentée à la Fig. 1, comporte une partie arrière formée par des éléments de carrosserie générant des zones de dépression où ces phénomènes sont particulièrement importants.
Mais, les roues avant 3 et les roues arrière 4 ainsi que les passages de roues avant 5 et les passages de roues arrière 6, comme montré à la Fig. 1, sont des régions également critiques où ces phénomènes de dépression se produisent aussi.
En effet, l'écoulement de l'air s'engouffre dans les passages de roues 5 et 6 et il se produit très souvent un décollement en aval de ceux-ci. Les roues 3 et 4 génèrent également un sillage important derrière celles-ci si bien que le sillage des roues avant 3 rencontre les roues arrière 4 et modifie leur sillage.
Ainsi, le sillage des roues 3 et 4 et l'écoulement de l'air dans les passages de roues 5 et 6 agissent aussi directement sur l'écoulement de l'air sur le soubassement 7 du véhicule automobile modifiant ainsi le débit d'air sortant de dessous de ce véhicule et par-là même modifie la structure de l'écoulement de l'air à l'arrière du véhicule automobile.
Ainsi que représenté sur les Figs. 1 et 2, le véhicule automobile est équipé d'éléments aérodynamiques pour la réduction de la traînée et de la portance de ce véhicule automobile 1 et qui sont formés chacun par un sabot 10 comportant une face active 11 s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule automobile.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur les Figs. 1 et 2, un sabot 10 est disposé en amont de chaque roue avant 3 et de chaque roue arrière 4 devant chaque passage de roue 5 et 6 et en aval de chaque roue avant 3 et de chaque roue arrière 4 derrière chaque passage de roues 5 et 6. Toutes les combinaisons peuvent être envisagées. Un sabot 10 peut être placé uniquement devant les roues avant, arrière ou avant et arrière ou uniquement derrière les roues avant, arrière, avant et arrière.
D'une manière générale, chaque sabot 10 est déplaçable entre une position escamotée dans le soubassement de ce véhicule, ainsi que montré en pointillés sur la Fig. 1, et une position déployée dans laquelle la face active 11 est en saillie au-dessous dudit soubassement 7, comme montré en traits pleins sur cette Fig. 1.
Lors du déplacement du véhicule automobile au-dessus d'une vitesse prédéterminée, comme par exemple au-dessus de 90 Km/h, les sabots 10 sont en position déployée dans laquelle les faces actives 11 sont au-dessous du soubassement 7 ce qui a pour effet de perturber et de détruire les sillages aérodynamiques des roues correspondantes.
Selon un premier mode de réalisation, chaque sabot 10 est escamotable dans le soubassement 7 du véhicule automobile et par conséquent déplaçable entre une première position escamotée dans ce soubassement 7 et une seconde position complètement sortie et toujours apparente au- dessous dudit soubassement 7.
Dans ce cas, la position déployée de la face active 11 de chaque sabot 10 est fixe. Le déplacement de la face active 11 de chaque sabot 10 entre les deux positions est actionné par exemple au moyen d'un organe de commande 20 (Fig. 4) en fonction d'informations fournies par au moins un capteur, non représenté, de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie du véhicule automobile.
Par exemple, chaque sabot 10 est rentré dans le soubassement 7 du véhicule automobile lorsque le système aérodynamique est inutile, comme par exemple en ville ou à l'arrêt et est sorti lorsque les conditions sont adaptées, comme par exemple sur autoroute.
Selon un second mode de réalisation, chaque sabot 10 est dynamique et dans ce cas la position déployée de la face active 11 est variable. Dans ce cas, le déplacement de la face active 11 de chaque sabot 10 entre les deux positions est actionné par au moins un organe de commande 20 (Fig. 4) en fonction d'informations fournies par au moins un capteur, non représenté, de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie 2 du véhicule automobile 1.
Ainsi, la hauteur du dépassement de la face active 11 au-dessous du soubassement 7 est variable et se trouve à chaque instant dans une position optimale afin d'adapter l'effet de ladite face active 11 de chaque sabot 10 aux conditions de déplacement du véhicule.
La face active 11 de chaque sabot 10 est inclinée de haut en bas vers l'arrière du véhicule automobile 1 dans la position déployée pour les sabots 10 disposés en amont des roues avant 3 et/ou arrière 4 et la face active 11 de chaque sabot 10 est inclinée de haut en bas vers l'avant du véhicule dans la position déployée pour les sabots 10 disposés en aval des roues avant 3 et/ou arrière 4.
En se reportant maintenant aux Figs. 3 à 5, on va décrire un exemple de montage d'un sabot 10.
Dans la position escamotée, le sabot 10 est disposé dans un boîtier désigné par la référence générale 15 et qui a une forme générale parallélépipédique.
Ce boîtier 15 comporte une face inférieure 15a ouverte (Fig. 5) pour permettre au sabot 10 correspondant de passer de la position escamotée à l'intérieur dudit boîtier 15, ainsi que montrée en pointillés sur la Fig. 5 à la position déployée en dessous du soubassement 7, comme montrée en traits pleins sur cette Fig. 5. Le boîtier 15 est fixé au-dessus du soubassement 7 par des moyens appropriés de type classique et possède des dimensions proportionnelles à la largeur du passage de roues 5 ou 6 et à la taille du sabot 10.
La largeur du boîtier 15 est en générale de l'ordre de la largeur du passage de roues 5 ou 6 et sa longueur est de l'ordre de la longueur du sabot 10 qui est optimisée en fonction des performances à obtenir.
Le sabot 10 est placé à l'intérieur du boîtier 15 et est monté libre en rotation, au niveau de chacun de ses bords latéraux, sur un axe 16 solidaire du boîtier 15.
Les deux axes 16 sont alignés et horizontaux, et s'étendent, perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule. L'organe de commande 20 est constitué par exemple par un moteur électrique (Fig. 4) qui est disposé dans un logement 12 ménagé dans le sabot 10.
Cet organe de commande 20 est fixé à l'intérieur du boîtier 15 par une patte 21 et comporte un arbre de sortie 22 solidaire en rotation du sabot 10, par un organe de serrage 23 constitué par exemple par une vis.
Ainsi, lors de l'actionnement de l'organe de commande 20, l'arbre de sortie 23 entraîne en rotation le sabot 10 correspondant qui pivote autour des axes 16 d'un angle d'environ 60 entre la position escamotée et la position déployée dans laquelle la face active 11 de ce sabot 10 est en saillie au-dessous du soubassement 7, comme montré à la Fig. 5. Des butées de fin de course 24 limitent le pivotement du sabot 10 dans chacune desdites positions.
Ainsi que montré sur les Figs. 6A à 6C, la face active 11 du sabot 10 peut présenter différents profils, par exemple un profil concave (Fig. 6A), un profil plat (Fig. 6B) ou encore un profil convexe (Fig. 6C). D'autres profils peuvent également être envisagés.
De préférence, le sabot 10 a une longueur "L" comprise entre 5 et 50 cm et la hauteur "h" du déplacement de la faxe active 11 du sabot 10 au-20 dessous du soubassement 7 varie entre 0 et 30 cm.
L'élément 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 (12)

REVENDICATIONS
1. Elément aérodynamique pour la réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un sabot (10) comportant une face active (11) s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule et déplaçable entre une position escamotée dans le soubassement (7) de ce véhicule et une position déployée dans laquelle la face active (11) est en saillie au-dessous dudit soubassement (7) en amont et/ou en aval des roues avant (3) et/ou arrière (4).
2. Elément aérodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position déployée de la face active (11) du sabot (10) est fixe et le déplacement de ladite face active (11) du sabot (10) entre les deux positions est actionné par au moins un organe de commande (20) en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie (2) du véhicule automobile (1).
3. Elément aérodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position déployée de la face active (11) du sabot (10) est variable et le déplacement de ladite face active (11) du sabot (10) entre les deux positions est actionné par au moins un organe de commande (20) en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie (2) du véhicule automobile (1).
4. Elément aérodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la face active (11) du sabot (10) est inclinée de haut en bas vers l'arrière du véhicule dans la position déployée en amont des roues avant (3) et/ou arrière (4).
5. Elément aérodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la face active (11) du sabot (10) est inclinée de haut en bas vers l'avant du véhicule dans la position déployée en aval des roues avant (3) et/ou arrière (4).
6. Elément aérodynamique selon l'une quelconque des revendi-30 cations 1 à 5, caractérisé en ce que la face active (11) du sabot (10) est plane, concave ou convexe.
7. Elément aérodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le sabot (10) a une longueur comprise entre 5 et 50 cm.
8. Elément aérodynamique selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que la hauteur du dépassement de la face active (Il) du sabot (10) au-dessous du soubassement (7) varie entre 0 et 30 cm.
9. Elément aérodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que dans la position escamotée, le sabot (10) est disposé dans un boîtier (15) fixé au-dessus du soubassement (7) du véhicule automobile.
10. Elément aérodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le boîtier (15) contient l'organe de commande (20) pour déplacer le sabot (10) par pivotement entre lesdites positions autour d'un axe horizontal (16) perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule.
11. Elément aérodynamique selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'organe de commande (20) est formé par un moteur électrique.
12. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément aérodynamique (10, 11) selon l'une quelconque des
revendications précédentes.
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