FR2885343A1 - Systeme de reduction des efforts aerodynamiques d'un vehicule automobile et vehicule automobile equipe d'un tel systeme - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de réduction des efforts aérodynamiques d'un véhicule automobile comprenant une carrosserie (2) dont la partie arrière comporte des éléments de carrosserie créant entre eux des zones tourbillonnaires, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une écope (10) disposée au-dessous du soubassement du véhicule et comportant au moins une entrée (10a) d'aspiration d'air dirigée vers l'avant du véhicule et au moins une sortie reliée par au moins un conduit à des moyens de soufflage de cet air aspiré situé en amont et/ou en aval et/ou au niveau de ladite au moins zone tourbillonnaire pour contrôler l'écoulement de l'air au niveau de la partie arrière du véhicule.L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'au moins un tel système aérodynamique.
Description
La présente invention concerne un système de réduction des efforts
aérodynamiques et plus particulièrement de la traînée et de la portance aérodynamiques d'un véhicule automobile et également un véhicule automobile équipé d'au moins un tel système.
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.
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 portance.
2885343 2 L'invention a pour but de proposer un système 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 système de réduction des efforts aérodynamiques et plus particulièrement de la traînée et de la portance aérodynamiques d'un véhicule automobile comprenant une carrosserie dont la partie arrière comporte des éléments de carrosserie créant entre eux des zones tourbillonnaires, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une écope disposée au-dessous du soubassement du véhicule et comportant au moins une entrée d'aspiration d'air dirigée vers l'avant du véhicule et au moins une sortie reliée par au moins un conduit à des moyens de soufflage de cet air aspiré, situés en amont et/ou en aval et/ou au niveau de ladite au moins zone tourbillonnaire pour contrôler l'écoulement de l'air au niveau de la partie arrière du véhicule.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - ladite zone tourbillonnaire est déterminée par une arête de jonction formée par au moins un des éléments de carrosserie constitué par un pavillon, une lunette arrière, un panneau de coffre et chacune des parois latérales, ladite au moins écope est fixe au-dessous du soubassement du véhicule, ladite au moins écope est déplaçable entre une position escamotée intégrée au soubassement du véhicule et une position déployée fixe dépassant au-dessous dudit soubassement, le déplacement de cette écope entre ces positions étant actionné par au moins un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie du véhicule automobile, - ladite au moins écope est déplaçable entre une position escamotée intégrée au soubassement du véhicule et une position déployée dépassant au-dessous dudit soubassement, la hauteur du dépassement de l'écope étant variable et pilotée par au moins un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie du véhicule, - la section de ladite au moins entrée d'air de ladite au moins écope dans sa position déployée est pilotée pour contrôler les débits d'air en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de vitesse et/ou de pression et/ou de frottement, - ladite au moins écope est formée de deux écopes indépendantes, disposées de part et d'autre du plan de symétrie du véhicule pour alimenter en air les moyens de soufflage situés respectivement de part et d'autre de ce plan de symétrie, - ladite au moins écope est formée d'une seule écope comportant deux sorties indépendantes pour alimenter en air les moyens de soufflage situés respectivement de part et d'autre du plan de symétrie du véhicule, - les moyens de soufflage comprennent au moins une fente ou des orifices ménagés dans l'élément de carrosserie correspondant pour former respectivement un rideau d'air ou des jets d'air, - l'angle de la direction de sortie de l'air et de la fente ou des orifices est constant, - l'angle de la direction de sortie de l'air de la fente ou des orifices est piloté en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de vitesse et/ou de frottement et/ou de pression implanté sur au moins des éléments de la carrosserie du véhicule automobile, - le débit de sortie de l'air de la fente ou des orifices est continu, - le débit de sortie de l'air de la fente ou des orifices est discontinu et piloté selon une fréquence déterminée en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de vitesse et/ou de frottement implanté sur au moins un des éléments de la carrosserie du véhicule automobile, - la sortie de l'air de la fente ou des orifices est déclenchée à une 30 vitesse déterminée du véhicule avec un angle, une vitesse et une fréquence fixes, - la sortie de l'air de la fente ou des orifices est déclenchée à une vitesse déterminée du véhicule avec un angle et/ou une vitesse et/ou une fréquence variables en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de vitesse et/ou de frottement et/ou de pression implanté sur au moins un des éléments de la carrosserie du véhicule automobile.
L'invention a également pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système de réduction des efforts aérodynamiques tel que précédemment mentionné.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui 10 va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une partie arrière d'un véhicule automobile équipé d'un dispositif de réduction des efforts aérodynamiques, conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique de dessous du véhicule automobile équipé de deux écopes d'aspiration d'air du système de réduction des efforts aérodynamiques, conforme à l'invention, - la Fig. 3 est une vue schématique de dessous du véhicule automobile équipé d'une écope d'aspiration d'air du système de réduction des 20 efforts aérodynamiques, conforme à l'invention, et - la Fig. 4 est une vue schématique en perspective de la partie arrière du véhicule automobile montrant les moyens de soufflage de l'air aspiré du système de réduction des efforts aérodynamiques, 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 sur les Figs. 1 et 4, comporte une partie arrière formée par des éléments de carrosserie générant des régions de basse pression où ces phénomènes sont particulièrement importants.
Le système de réduction des efforts aérodynamiques selon l'invention permet de contrôler les décollements et les tourbillons longitudinaux et par la même, la structure globale de l'écoulement de l'air à l'arrière de la carrosserie 2 du véhicule automobile 1 en modifiant les conditions limites de décollement de l'air dans lez zones tourbillonnaires et l'équilibre entre les tourbillons longitudinaux et le décollement en perturbant ces tourbillons longitudinaux ou en favorisant ou non ces décollements.
Pour cela, le système de réduction des efforts aérodynamiques selon l'invention comprend au moins une écope 10 disposée au-dessous du soubassement 3 du véhicule automobile de façon à récupérer de l'air, avant ou après l'essieu arrière dans une zone où les débits disponibles sont les plus importants lorsque le véhicule roule à haute vitesse.
Selon un premier mode de réalisation représenté à la Fig. 2, ladite au moins écope 10 est formée de deux écopes 10 indépendantes, disposées de part et d'autre du plan de symétrie P du véhicule automobile. Dans ce mode de réalisation, chaque écope 10 comporte une entrée 10a d'aspiration d'air dirigée vers l'avant du véhicule et une sortie 10b reliée par un conduit 11 à des moyens de soufflage de cet air aspiré qui seront décrits ultérieurement.
Ainsi, une écope 10 alimente en air les moyens de soufflage 20 situés d'un côté du plan de symétrie P et l'autre écope 10 alimente en air les moyens de soufflage situés de l'autre côté de ce plan de symétrie P. Selon un second mode de réalisation représenté à la Fig. 3, ladite au moins écope 10 est formée d'une seule écope 10 disposée sensiblement dans le plan de symétrie P du véhicule automobile et cette écope 10 comporte une entrée 10a et deux sorties 10b indépendantes reliées chacune par un conduit 11 à des moyens de soufflage de l'air aspiré. Ainsi, une sortie 10b alimente en air les moyens de soufflage situés d'un côté du plan de symétrie P et l'autre sortie 10b alimente en air les moyens de soufflage situés de l'autre côté de ce plan de symétrie P. Selon un premier mode de réalisation, chaque écope 10 est fixe au-dessous du soubassement 3 du véhicule automobile.
Pour réguler le débit d'air à l'entrée 10a de chaque écope 10 et, de ce fait, le débit d'air au niveau des moyens de soufflage, plusieurs solutions peuvent être envisagées.
Selon une première solution, chaque écope 10 est déplaçable entre une position escamotée, intégrée au soubassement 3 du véhicule et une position déployée fixe dépassant au-dessous dudit soubassement 3, le déplacement de chaque écope 10 entre ces positions pouvant être actionnées par au moins un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur, non représenté, d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement, implanté sur la carrosserie 2 du véhicule.
Selon une deuxième solution, chaque écope 10 est déplaçable entre une position escamotée intégrée au soubassement 3 du véhicule et une position déployée dépassant au-dessous de ce soubassement 3, la hauteur du dépassement de chaque écope 10 étant variable et pilotée par au moins un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie 2 du véhicule automobile.
Selon une troisième solution, la section de l'entrée d'air 10a de chaque écope 10 dans sa position déployée est pilotée pour contrôler le débit d'air en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de vitesse et/ou de pression et/ou de frottement.
En se reportant maintenant à la Fig. 4, on va décrire les moyens de soufflage de l'air aspiré par ladite au moins écope 10.
D'une manière générale, les moyens de soufflage de l'air aspiré par ladite au moins écope 10 sont situés en amont et/ou en aval et/ou au niveau d'au moins une zone tourbillonnaire à l'arrière de la carrosserie 2 du véhicule 1 pour contrôler l'écoulement de l'air au niveau de cette partie arrière.
De façon classique, la partie arrière de la carrosserie 2 du véhicule 1 comprend au pavillon 20, une lunette arrière 21, un panneau de coffre 22 et deux parois latérales 23.
Ces différents éléments de carrosserie déterminent entre eux notamment une arête transversale 25 entre le pavillon 20 et la lunette 21, deux arêtes longitudinales 26 formées par les montants de baie entre la lunette arrière 21 et chaque paroi latérale 23 et deux arêtes 27 formées entre le panneau de coffre 22 et les parois latérales 23. Ces arêtes 25, 26 et 27 ainsi que la partie centrale du panneau de coffre 22 constituent des zones de basse pression où les décollements, les recirculations et les tourbillons longitudinaux de l'air sont particulièrement importants.
L'une ou plusieurs ou l'ensemble des zones tourbillonnaires formées par les arêtes de jonction 25, 26 et 27 ainsi que par la partie centrale du panneau de coffre 22 sont équipées de moyen de soufflage de l'air aspiré par ladite au moins écope 10.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 4, les moyens de soufflage de l'air aspiré sont constitués par des fentes. Ces moyens de soufflage peuvent être également constitués par des orifices ménagés dans l'élément de carrosserie correspondant.
Dans un but de simplification sur la Fig. 4, chaque zone tourbillonnaire a été équipée d'au moins une fente, l'une ou plusieurs ou l'ensemble de ces zones pouvant être équipées d'une ou plusieurs fentes.
Ainsi que montré à la Fig. 4, la zone tourbillonnaire formée par l'arête transversale 25 entre le pavillon 20 et la lunette arrière 21 peut comporter une fente de soufflage 30 transversale disposée en amont de cette arête 25 et/ou une fente de soufflage 31 disposée en aval de cette arête 25.
De même, chaque arête longitudinale 26 formée par les montants de baie entre la lunette arrière 21 et chaque paroi latérale 23 peut comporter en amont de cette arête 26 une fente de soufflage 32 et/ou en aval de ladite arête 26 une fente de soufflage 33.
Chaque zone tourbillonnaire formée par chaque arête 27 peut comporter en amont de cette arête 27 une fente de soufflage 34 et/ou en aval de ladite arête 27, une fente de soufflage 35.
La base de la lunette arrière 31 peut aussi être équipée d'une 30 fente de soufflage 36.
La zone tourbillonnaire formée par la partie centrale du panneau de coffre 22 peut être pourvue d'une fente de soufflage 37 disposée en amont de cette partie centrale et/ou d'une fente de soufflage 38 disposée en aval de ladite partie centrale du panneau de coffre 22.
L'une ou plusieurs ou l'ensemble des fentes de soufflage 30 à 38 sont reliées à la ou aux écopes 10 par au moins un conduit 11.
Pour obtenir une efficacité optimale du système aérodynamique, plusieurs paramètres physiques peuvent être contrôlés ou pilotés. Ces paramètres sont par exemple la vitesse de sortie de l'air des fentes de soufflage et/ou l'angle de la direction de soufflage et/ou la fréquence de pulsations du soufflage.
Les vitesses en sortie des fentes 30 à 38 sont imposées par différents paramètres tels que la vitesse du véhicule qui impose le débit maximum utilisable, la forme des entrées et des sorties d'air de ladite au moins écope 10 et des géométries des conduits 11. Les vitesses sont donc en générale inférieures ou égales aux vitesses de l'air autour du véhicule ce qui assure une bonne efficacité pour le système de réduction des efforts aérodynamiques.
Différents dispositifs peuvent être envisagés pour contrôler le débit d'air, en pilotant les sections de sortie de ces fentes.
L'angle de soufflage de l'air formé par les fentes de soufflage 30 à 38 est, soit fixe pour toutes les conditions de roulement du véhicule automobile, soit piloté en fonction de différentes informations fournies par au moins un capteur, non représenté, de vitesse et/ou de frottement et/ou de pression implanté sur au moins un élément de la carrosserie 2 du véhicule automobile 1.
Dans le cas d'un angle de soufflage statique, il est nécessaire de déterminer l'angle optimum permettant le gain maximum sur le torseur aérodynamique.
Dans le cas d'un angle de soufflage piloté, cet angle de soufflage peut varier entre -90 et + 90 par rapport à la surface de l'élément de carrosserie correspondant.
Le débit de sortie de l'air des fentes de soufflage 30 à 38 peut 30 être soit continu, soit discontinu et piloté selon une fréquence déterminée en fonction d'informations fournies par au moins un capteur, non représenté, de vitesse et/ou de frottement et/ou de pression implanté sur au moins l'un des éléments de la carrosserie 2 du véhicule 1.
Enfin, la sortie de l'air des fentes de soufflage 30 à 38 peut être déclenchée à une vitesse déterminée du véhicule automobile avec un angle, une vitesse et une fréquence fixes.
Selon une variante, la sortie de l'air des fentes de soufflage 30 à 38 peut être déclenchée à une vitesse déterminée du véhicule automobile avec un angle et/ou une vitesse et/ou une fréquence variables en fonction d'informations fournies par au moins un capteur, non représenté, de vitesse et/ou de frottement et/ou de pression implanté sur au moins un des éléments de la carrosserie 2 du véhicule automobile 1.
Dans le cas où les fentes de soufflage sont remplacées par des orifices de soufflage, la distance entre les jets formés par ces orifices est ajustée de façon à assurer un gain maximal pour un type de véhicule déterminé.
Le système aérodynamique selon l'invention s'applique à un véhicule automobile qu'il soit monospace, bicorps ou tricorps 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 (16)
1. Système de réduction des efforts aérodynamiques et plus particulièrement de la traînée et de la portance aérodynamique d'un véhicule automobile (1) comprenant une carrosserie (2) dont la partie arrière comporte des éléments de carrosserie (20, 21, 22, 23) créant entre eux des zones tourbillonnaires, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une écope (10) disposée au-dessous du soubassement (3) du véhicule (1) et comportant au moins une entrée (10a) d'aspiration d'air dirigée vers l'avant du véhicule et au moins une sortie (10b) reliée par au moins un conduit (11) a des moyens (30 à 38) de soufflage de cet air aspiré, situé en amont et/ou en aval et/ou au niveau de ladite au moins zone tourbillonnaire pour contrôler l'écoulement de l'air au niveau de la partie arrière du véhicule (1).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone tourbillonnaire est déterminée par une arête de jonction (25, 26, 27) formée par au moins un des éléments de carrosserie constitué par un pavillon (20), une lunette arrière (21), un panneau de coffre (22) et chacune des parois latérale (23).
3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins écope (10) est fixe au-dessous du soubassement (3) du véhicule (1).
4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins écope (10) est déplaçable entre une position escamotée et intégrée au soubassement (3) du véhicule (1) et une position déployée fixe dépassant au-dessous dudit soubassement (3), le déplacement de cette écope (10) entre ces positions étant actionné par au moins un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie (2) du véhicule (1).
5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins écope (10) est déplaçable entre une position escamotée intégrée au soubassement (3) du véhicule (1) et une position déployée dépassant audessous dudit soubassement (3), la hauteur du dépassement de l'écope (10) étant variable et pilotée par au moins un organe de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur la carrosserie (2) du véhicule (1).
6. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que la section de l'entrée (10a) de ladite au moins écope (10) dans sa position déployée, est pilotée pour contrôler le débit d'air en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de vitesse et/ou de pression et/ou de frottement.
7. Système selon l'une quelconque des revendications là 6, caractérisé en ce que ladite au moins écope (10) est formée de deux écopes (10) indépendantes, disposées de part et d'autre du plan de symétrie du véhicule pour alimenter en air les moyens (30 à 38) de soufflage situés respectivement de part et d'autre de ce plan de symétrie.
8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite au moins écope (10) est formée d'une seule écope (10) comportant deux sorties (10b) indépendantes pour alimenter en air les moyens (30 à 38) de soufflage situés respectivement de part et d'autre du plan de symétrie du véhicule (1).
9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de soufflage comprennent au moins une fente (30 à 38) ou des orifices ménagés dans l'élément de carrosserie correspondant pour former respectivement un rideau d'air ou des jets d'air.
10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'angle de la direction de sortie d'air des fentes (30 à 38) ou des orifices est constant.
11. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'angle de la direction de sortie d'air des fentes (30 à 38) ou des orifices est piloté en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de vitesse et/ou de frottement et/ou de pression implanté sur au moins un des éléments de la carrosserie du véhicule (1).
12. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le débit de sortie de l'air des fentes (30 à 38) ou des orifices est continu.
13. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le débit de sortie de l'air des fentes (30 à 38) ou des orifices est discontinu et piloté selon une fréquence déterminée en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de vitesse et/ou de pression et/ou de frottement implanté sur au moins un des éléments de la carrosserie du véhicule (1).
14. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que la sortie de l'air des fentes (30 à 38) ou des orifices est déclenchée à une vitesse déterminée du véhicule avec un angle, une vitesse, et une fréquence fixes.
15. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que la sortie de l'air des fentes (30 à 38) ou des orifices est déclenchée à une vitesse déterminée du véhicule avec un angle et/ou une vitesse et/ou un fréquence variables en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de vitesse et/ou de frottement et/ou de pression implanté sur au moins un des éléments de la carrosserie du véhicule (1).
16. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système de réduction des efforts aérodynamiques selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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