FR2909966A3 - Dispositif de reduction de la trainee aerodynamique d'un vehicule - Google Patents

Abstract

Le dispositif de réduction de la traînée aérodynamique d'un véhicule comprend, associés à chacune des jantes (1), des moyens de ventilation destinés à créer des écoulements d'air auxiliaire.Les moyens de ventilation sont constitués par des branches constituant des pales (2) disposées radialement entre le moyeu central (1a) et le bord correspondant de la périphérie de la jante (1), lesdites pales (2) étant profilées et orientées pour faire office de ventilateur axial lors de l'entraînement en rotation de la jante (1) dans le sens d'avancement du véhicule.

Description

1 L'invention se rattache au secteur technique de véhicules automobiles et

concerne plus particulièrement un dispositif de réduction de la traînée aérodynamique. Le but recherché selon l'invention est de réduire la traînée aérodynamique pour, notamment, diminuer la consommation de carburant avec, pour objectif, d'améliorer la stabilité dynamique lors des phases transitoires des véhicules.

10 Il a été constaté et démontré que la rotation des roues, à l'intérieur des passages de roues, entraîne la formation de flux d'air tourbillonnaires très important qui ont pour effet de favoriser les développements transversaux du sillage au niveau des flancs de la carrosserie du véhicule.

15 Ces phénomènes participent, à hauteur d'environ 30 %, à la traînée aérodynamique globale du véhicule. Différentes solutions techniques ont été proposées pour tenter de remédier à ces inconvénients. Par exemple, on a proposé différents appendices, au niveau de la carrosserie du véhicule, tels que casquettes, spoilers, diffuseurs, ailerons, pour réduire cette traînée aérodynamique.

25 En opposition ou en complément de ces solutions statiques, on a proposé d'utiliser la rotation des roues pour canaliser et diriger l'air afin de réduire le déploiement des flux d'air tourbillonnaires qui, généralement, prennent naissance en amont des roues arrière notamment.

20 2909966 2 Une solution de ce type ressort de l'enseignement du brevet EP 0 738 650 qui concerne un dispositif destiné à réduire la traînée de forme de véhicules. Ce dispositif comprend des moyens de ventilation associés à chaque roue du véhicule et destinés à créer des écoulements d'air 5 auxiliaires. Le dispositif présente, en outre, des moyens destinés à diriger les écoulements d'air auxiliaires dans la zone de la partie arrière du véhicule. Une autre solution de ce type ressort de l'enseignement du brevet EP 0 937 633 qui décrit également un dispositif de ventilation associé à chaque roue du véhicule pour la création de courants d'air auxiliaires afin de réduire la traînée. Le dispositif de ventilation est réalisé sous forme de canaux radiaux ayant des sections équivalentes à un motif qui est constitué par des nervures trapézoïdales en saillie, d'amplitude angulaire prédéterminée. Ces différentes solutions permettent de réduire, d'une manière significative, la traînée, mais ne peuvent pas être considérées comme satisfaisantes au niveau de l'effet visuel, compte tenu des contraintes imposées aux géométries des roues, notamment des jantes. On observe également que cette géométrie spécifique des jantes constitue un obstacle à l'évacuation de la chaleur dissipée par les freins. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients d'une manière simple, sûre, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention, à partir de moyens de ventilation associés à chacune des jantes, est de réduire les 2909966 3 développements transversaux du sillage au niveau des flancs latéraux de la carrosserie du véhicule, de limiter la formation des flux d'air tourbillonnaires prenant naissance en amont et en aval des roues arrière notamment, et d'introduire une quantité du mouvement en aval de 5 l'extrémité arrière du véhicule afin de réduire la traînée aérodynamique de ce dernier, d'une manière significative, mais avec pour objectifs d'augmenter la capacité d'aspiration des moyens de ventilation, de ne pas nuire à l'effet visuel de la jante, d'améliorer le refroidissement des freins et de diminuer les coûts de fabrication.

10 Pour résoudre le problème général de la réduction de la traînée aérodynamique et atteindre les différents objectifs, les moyens de ventilation sont constitués par des branches constituant des pales disposées radialement entre le moyeu central et le bord correspondant de la périphérie 15 de la jante, lesdites pales étant profilées et orientées pour faire office de ventilateur axial lors de l'entraînement en rotation de la jante dans le sens d'avancement du véhicule. Selon cette conception de base, soit les pales sont fixes par rapport au 20 moyeu et à la périphérie de la jante, soit les pales sont montées avec capacité d'orientation par rapport au moyeu et à la périphérie du corps de la jante. Pour résoudre le problème posé d'éviter les éventuels frottements sur 25 les trottoirs par exemple, les pales ne débordent pas du corps de la jante et sont affleurantes à son bord extérieur.

2909966 4 L'utilisation de jantes profilées pour faire office de ventilateur axial, permet de réduire, notamment sur le train avant, le développement transversal du sillage et par conséquent de diminuer la traînée aérodynamique. L'air aspiré au travers des pales peut être utilisé pour 5 améliorer l'efficacité du refroidissement du compartiment moteur. Dans ce but, des échangeurs, associés à des conduits de guidage de l'air aspiré, sont positionnés dans la direction axiale de l'axe de la roue, au niveau des parties latérales gauche et droite du compartiment moteur. On observe également que l'air aspiré peut être évacué par des ouies à l'arrière des passages de 10 roues. Au niveau du train arrière, l'utilisation de jantes faisant office d'aspirateur axial, réduit le développement transversal du sillage, introduit une quantité de mouvement dans la direction de déplacement du véhicule, 15 en rejetant à l'arrière du véhicule l'air aspiré avec pour effet la réduction de la traînée aérodynamique. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels : 20 - la figure 1 est une vue en perspective avec une coupe partielle d'une jante dont la partie centrale est conformée pour faire office de ventilateur axial, la jante étant représentée du côté extérieur ; - la figure 2 est une vue semblable à la figure 1, la jante étant représentée du côté intérieur ; 25 - la figure 3 est une vue de face d'une roue équipée d'une jante selon les caractéristiques de l'invention ; 2909966 5 - la figure 4 est une vue à caractère schématique d'un véhicule équipé du dispositif de réduction de la traînée selon les caractéristiques de l'invention ; - la figure 5 est une vue latérale de l'arrière du véhicule montrant 5 l'utilisation des effets obtenus avec le dispositif selon l'invention ; - la figure 6 est une vue de dessus et en coupe du passage de la roue arrière correspondant à la figure 5 ; - la figure 7 est une vue latérale de l'avant du véhicule montrant 10 l'utilisation des effets obtenus du dispositif de réduction de la traînée aérodynamique selon les caractéristiques de l'invention ; - la figure 8 est une vue de dessus et en coupe du passage de la roue avant correspondant à la figure 7.

15 On a illustré, figures 1 et 2, un exemple de réalisation d'une jante désignée dans son ensemble par (1) et dont la partie centrale présente des moyens de ventilation conformés pour réduire la traînée aérodynamique du véhicule et destinés à créer des écoulements d'air auxiliaires.

20 Selon une caractéristique à la base de l'invention, les moyens de ventilation sont constitués par des branches (2) constituant des pales disposées radialement entre la partie centrale (la) de la jante faisant office de moyeu et le bord extérieur correspondant et périphérique du corps (lb) de la jante destinée à recevoir le pneumatique. Les différentes pales (2) sont 25 profilées et orientées angulairement pour faire office de ventilateur axial, lors de l'entraînement en rotation de la jante. On rappelle qu'un ventilateur axial a de meilleures caractéristiques aéroliques qu'un ventilateur centrifuge. En effet, dans le cas d'un 2909966 6 ventilateur axial, l'air a un mouvement hélicoïdal, de sorte que la distance entre la veine fluide et l'axe de la roue reste constante. Le nombre de pales (2) peut varier en fonction, par exemple, du 5 design et de l'efficacité recherchée. En effet, plus le nombre de pales est important, plus la fonction ventilateur est efficace, à la limite d'une obstruction, partielle ou totale, de l'air. Avantageusement, la jante (1) présente entre 6 et 9 pales (2).

10 Chaque pale (2) présente un profil tel qu'il détermine les caractéristiques aérodynamiques de traînée et de portance. Ce profil détermine également l'épaisseur de la pale. Par exemple, ce profil de pale est du type profil d'aile d'avion tel que celui connu sous la référence NACA 2424 . De plus, chaque pale (2) est inclinée dans la limite de 15 l'angle de décrochage déterminé par les caractéristiques aérodynamiques du profil d'aile choisi. Ce paramètre peut varier entre 0 degré et l'angle limite de décrochage. A titre indicatif, chaque pale est inclinée d'environ 15 à 30 , et avantageusement de 24 degrés. La longueur de chaque pale est déterminée par la distance entre le 20 moyeu (la) et le bord de la jante, et la forme en ligne droit ou courbe de la pale reliant le bord extérieur de la jante au bord extérieur du moyeu. Par exemple, dans le cas d'une jante de 16 pouces, la longueur de chaque pale est d'environ 10 à 16 cm, et avantageusement de 13 cm.

25 La largeur de chaque pale peut être constante ou variable en envergure. Au niveau du moyeu (la) de la jante, la largeur de la pale est définie par le périmètre du moyeu divisé par le nombre de pales, afin d'éviter les phénomènes de recouvrement difficilement envisageable lors de 2909966 7 la fabrication. A noter également que la largeur des pales dépend de la proximité de l'étrier de frein et du disque. Selon une autre caractéristique, les pales (2) sont affleurantes au bord 5 extérieur de la jante (figure 3), afin d'éviter tout risque de frottement, avec des trottoirs par exemple. A partir de cette conception de base, les pales (2) sont rendues solidaires du moyeu et de la périphérie et de la jante, soit d'une manière 10 fixe, soit avec capacité d'orientation. A noter que dans le cas d'une liaison avec capacité d'orientation, l'utilisation de pales à géométrie variable, peut permettre de piloter ladite orientation en fonction de la vitesse du véhicule et des conditions extérieures transitoires, telles que par exemple l'utilisation de matériau à mémoire de forme. L'adaptation de l'orientation des pales 15 permet d'obtenir un profil plat à basse vitesse ou à l'arrêt. Cette solution de jante dont les branches constituent des pales faisant office de ventilateur axial, présente de nombreux avantages par rapport au dispositif de l'état antérieur de la technique utilisant également des moyens 20 de ventilation associés à chacune des jantes : une meilleure capacité d'aspiration, l'air ayant un mouvement hélicoïdal, de sorte que la distance entre la veine fluide et l'axe de la roue reste constante ; l'effet visuel obtenu, par l'utilisation du disque de jante en tant que 25 ventilateur axial permettant de conserver la transparence géométrique du disque de roue ; 2909966 8 le refroidissement des freins qui est assuré naturellement par l'entrée d'air en provenance de l'extérieur du véhicule et aspiré par les pales de la jante, sans développement supplémentaire de circuits fluides ; le coût de fabrication réduit, au motif que la transformation de la jante 5 en ventilateur axial ne nécessite pas des moyens importants, mais dépend uniquement de la géométrie des profils de branches de ladite jante ; les géométries des jantes ainsi obtenues, peuvent être utilisées indifféremment sur les trains avant et arrière.

10 Avantageusement, ce profil de jante peut être combiné avec des agencements que présentent notamment les passages de roues avant et/ou arrière pour la canalisation et l'évacuation de l'air. On renvoie aux figures 4 à 8 des dessins.

15 La figure 4 est une vue à caractère schématique montrant un véhicule équipé de jantes (1) avec des branches constituées des pales (2) faisant office de ventilateur axial. L'aspiration de l'air se fait entre les pales (2) des jantes avant et arrière (1).

20 Les figures 5 et 6 mettent en évidence la fonction et les effets techniques obtenus par les jantes selon les caractéristiques de l'invention, à l'arrière du véhicule. L'air est aspiré entre les pales (2) au travers du disque de roue et éjecté vers l'extérieur au moyen d'un conduit (3) reliant la partie supérieure et/ou arrière du passage de roue (4), à l'extrémité arrière du 25 véhicule. A l'avant du véhicule, l'air est aspiré entre les pales (2), traverse les disques de roues et est éjecté soit vers l'extérieur au moyen de fentes (5) 2909966 9 situées à l'arrière du passage de roue (6), soit vers l'intérieur à travers un conduit spécifique (7) en communication avec le compartiment moteur (8) pour le refroidissement de celui-ci.

5 Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle que le dispositif selon l'invention permet de réduire la traînée aérodynamique d'un véhicule de manière significative, de l'ordre de 15 %, et donc la consommation, avec un gain estimé d'environ 0,75 litre pour 100 km parcourus à 130 km/heure, ainsi qu'une diminution 10 significative des émissions de CO2. On note également que l'utilisation et l'application du principe d'une ventilation axiale par rapport à une ventilation centrifuge, permet d'augmenter le débit d'air aspiré, tout en diminuant la masse du système d'aspiration. 15

Claims (3)

1. REVENDICATIONS

   - 1- Dispositif de réduction de la traînée aérodynamique d'un véhicule comprenant, associés à chacune des jantes (1), des moyens de ventilation destinés à créer des écoulements d'air auxiliaire, caractérisé en ce que les moyens de ventilation sont constitués par des branches constituant des pales (2) disposées radialement entre le moyeu central (la) et le bord correspondant de la périphérie de la jante (1), lesdites pales (2) étant profilées et orientées pour faire office de ventilateur axial lors de l'entraînement en rotation de la jante (1) dans le sens d'avancement du véhicule. -
2. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pales (2) sont fixes par rapport au moyeu et à la périphérie de la jante (1). -
3. 3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pales (2) sont montées avec capacité d'orientation par rapport au moyen et à la périphérie du corps de la jante. 20 -4- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pales (2) ne débordent pas du corps de la jante (1) et sont affleurantes à son bord extérieur. - 5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les passages de 25 roues avant (6) et arrière (4) présentent des agencements pour la canalisation et l'évacuation de l'air. - 6- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les agencements au niveau des roues avant sont constitués par des ouies ou 2909966 11 fentes d'évacuation (5) situées à l'arrière du passage de roue (6), l'air étant aspiré entre les pales (2) pour traverser les jantes et être éjecté par lesdites fentes. 5 -7-Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les agencements, au niveau des roues avant ou arrière, sont constitués par un conduit (7) relié au compartiment moteur (8) pour le refroidissement de celui-ci, l'air étant aspiré entre les pales (2) pour traverser les jantes et être éjecté par ledit conduit. 10 -8- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les agencements, au niveau des roues arrière, sont constitués par un conduit (3) reliant la partie supérieure et/ou arrière du passage des roues à l'extrémité arrière du véhicule, l'air étant aspiré entre les pales (2) pour traverser les 15 jantes et être éjecté par ledit conduit. -9- Dispositif selon les revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque pale est inclinée d'environ 15 à 30 , et avantageusement de 24 degrés. -10- Dispositif selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, pour une jante de 16 pouces, la longueur de chaque pale est d'environ 10 à 16 cm, et avantageusement de 13 cm.25