FR3012787A1 - Dispositif pour reduire la trainee aerodynamique d’un vehicule automobile - Google Patents

Dispositif pour reduire la trainee aerodynamique d’un vehicule automobile Download PDF

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Tony Ruiz
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00Vehicle bodies characterised by streamlining

Abstract

Dispositif pour réduire la traînée aérodynamique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs conduits (8) permettant de créer un flux d'air entre d'une part une zone de surpression d'air engendrée à l'extérieur du véhicule lors du roulage de celui-ci ou à l'intérieur du véhicule par des moyens existants dans ce dernier et d'autre part une zone de dépression créée dans le sillage du véhicule.

Description

DISPOSITIF POUR RÉDUIRE LA TRAÎNÉE AÉRODYNAMIQUE D'UN VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un véhicule automobile équipé de moyens pour réduire sa traînée aérodynamique. Lorsqu'un véhicule automobile roule à une vitesse supérieure à 90 km/h, une large partie des efforts s'opposant à son avancée sont d'origine aérodynamique. En effet, l'écoulement d'air autour d'un véhicule automobile présente au niveau du culot (face arrière du véhicule) un décollement qui a pour conséquence un déséquilibre entre les pressions exercées à l'avant du véhicule (zone en surpression à cause de l'air impactant directement la carrosserie) et à l'arrière (zone en dépression), ce qui induit une force de traînée aérodynamique. Cette force de traînée aérodynamique augmente la consommation de carburant et les émissions de gaz carbonique et de gaz polluants du véhicule.
Dans la pratique, on peut limiter cette pénalité en ajoutant un ou des déflecteurs ou béquets qui optimisent localement les décollements ci-dessus. Malheureusement, l'ajout de ce type d'appendice dans certaines zones du véhicule n'est pas toujours possible ou serait extrêmement pénalisant pour le style général du véhicule.
Une alternative à ces déflecteurs « solides » consiste à réaliser un déflecteur fluidique à l'aide d'un flux d'air. Cette technique requiert l'installation dans le véhicule d'un dispositif de soufflage, ce qui vient augmenter notablement le coût de fabrication. A cela s'ajoute le surplus de poids et de possibles nuisances sonores.
A titre d'exemple, les brevets FR 2 885 343 et FR 2 858 794 au nom de la demanderesse décrivent des moyens d'aspiration d'air d'une zone tourbillonnaire et de soufflage de l'air aspiré pour contrôler l'écoulement de l'air au niveau de la partie arrière du véhicule automobile. Ces moyens d'aspiration et de soufflage présentent les inconvénients cités plus haut. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus. Ce but est atteint, selon l'invention, grâce à un dispositif pour réduire la traînée aérodynamique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs conduits permettant de créer un flux d'air entre d'une part une zone de surpression d'air engendrée à l'extérieur du véhicule lors du roulage de celui-ci ou à l'intérieur du véhicule par des moyens existants dans ce dernier et d'autre part une zone de dépression créée dans le sillage du véhicule. L'expression « des moyens existants à l'intérieur du véhicule » exclut le rajout au dispositif selon l'invention de souffleries et/ou d'aspirateurs d'air entraînées par un moteur. L'idée qui est à la base de l'invention est par conséquent de créer dans des conduits un flux d'air provoqué par une différence de pression d'air qui est engendrée soit naturellement autour du véhicule, soit d'utiliser le différentiel de pression entre l'habitacle et l'extérieur, soit l'utilisation de la surpression créée par des moyens existants dans le véhicule. Ainsi, l'invention permet de réduire la traînée aérodynamique et la consommation des véhicules automobiles sans avoir à installer dans ceux-ci d'équipements supplémentaires, à l'exception des conduits.
L'invention permet également d'éviter d'avoir à installer des béquets ou des déflecteurs, ce qui permet une plus grande liberté dans le style du véhicule. Selon un autre aspect, l'invention concerne également les véhicules automobiles équipés d'un dispositif selon l'invention pour réduire la traînée aérodynamique de ces véhicules.
Dans tous les cas, le ou les conduits du dispositif débouchent à l'arrière du véhicule pour que le flux d'air circulant dans ce ou ces conduits ait pour effet de réduire la dépression d'air générée dans le sillage du véhicule. L'avant de chacun des conduits peut être situé près de la zone de surpression d'air qui entoure le véhicule, c'est-à-dire le pavillon, les côtés de caisse et en particulier dans chacun des deux passages de roue arrière. Dans ce dernier cas, un conduit s'étend entre chaque passage de roue et l'arrière du véhicule. Dans cet exemple de réalisation, l'avant du conduit est situé sur la face arrière du passage de roue et l'arrière de ce conduit débouche sur la partie inférieure de la face arrière du véhicule. De préférence, chacun des deux conduits s'étend dans une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du véhicule.
Dans un autre mode de réalisation, l'avant dudit ou desdits conduits débouche sur le pavillon du véhicule et l'arrière de ce ou ces conduits débouche à la partie supérieure de la face arrière ou près des deux côtés latéraux de cette face.
Dans le cas de l'utilisation du différentiel de pression créé entre l'intérieur et l'extérieur du véhicule, l'avant du ou des conduits peut être relié à l'extracteur d'air du circuit de climatisation, ou à la sortie d'air du système de refroidissement des batteries du véhicule, notamment dans le cas d'un véhicule hybride ou tout électrique.
Dans tous les cas, le ou les conduits peuvent déboucher à l'arrière du véhicule par une ouverture en forme de fente. Cette fente peut s'étendre horizontalement près du bord supérieur ou inférieur de la face arrière ou près de chacun des deux bords latéraux de cette face arrière.
Les ouvertures d'entrée et/ou de sortie des conduits du dispositif selon l'invention peuvent comporter des moyens pour fermer ces conduits, lorsque le véhicule circule à basse vitesse ou est à l'arrêt. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore tout au long de la description ci-après.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples, non limitatifs : - la figure 1 est une vue latérale schématique d'un véhicule automobile équipé d'un dispositif de réduction de la traînée selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus du véhicule représenté sur la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle d'un passage de roue arrière d'un véhicule automobile montrant l'entrée d'un conduit du dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une vue partielle de la face arrière du véhicule représenté sur la figure 3 montrant la sortie du conduit, - la figure 5 est une vue schématique de la face arrière d'un véhicule montrant les deux conduits d'un dispositif selon l'invention, - les figures 6 à 9 sont des vues de la face arrière d'un véhicule montrant l'ouverture de sortie sous forme de fente d'un ou de plusieurs conduits d'un dispositif selon l'invention, - la figure 10 est une vue latérale d'un véhicule comportant un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 11 est une vue de dessus du véhicule représenté sur la figure 10, - la figure 12 est une vue latérale d'un véhicule hybride ou tout électrique équipé d'un dispositif utilisant l'air de refroidissement des batteries, - la figure 13 est une vue de dessus d'un véhicule équipé d'un dispositif utilisant l'air produit par le système de climatisation. Les figures 1 et 2 montrent schématiquement un véhicule automobile roulant à une vitesse de l'ordre de 90 km/h.
Sur ces figures, les axes X, Y, Z sont respectivement les axes longitudinal, transversal et vertical du véhicule. Les flèches F représentées sur la figure 1 illustrent le flux d'air qui est engendré au-dessus du pavillon 1 du véhicule. Ce flux d'air change de direction à l'arrière du véhicule en se rabattant progressivement vers le bas. La figure 2 montre par des flèches F1 le flux d'air qui est engendré le long des deux côtés 2, 3 du véhicule. Ces deux flux d'air F1 tendent à se resserrer progressivement l'un vers l'autre.
Ces deux figures 1 et 2 montrent que le roulage du véhicule crée une zone de surpression d'air au-dessus du véhicule et sur les côtés latéraux de celui-ci. Une surpression d'air est également créée sous le plancher du véhicule et en particulier dans les passages de roue 4 et 5 (voir figure 2). Par ailleurs, une zone de dépression 6 est créée à l'arrière du véhicule, c'est- à-dire dans le sillage de celui-ci. Les véhicules schématisés sur les figures 1 et 2 sont équipés d'un dispositif pour réduire la traînée aérodynamique d'un véhicule automobile par des moyens différents de ceux décrits dans l'introduction de la présente description. Ce dispositif comprend un ou plusieurs conduits permettant de créer un flux d'air entre d'une part une zone de surpression d'air engendrée à l'extérieur du véhicule lors du roulage de celui-ci ou à l'intérieur du véhicule par des moyens existants dans ce dernier et d'autre part une zone de dépression 6 créée dans le sillage du véhicule.
Dans tous les exemples représentés sur les figures annexées, les conduits ci-dessus comprennent une ouverture d'entrée située dans une zone de surpression et une ouverture de sortie située à l'arrière du véhicule, c'est-à-dire dans la zone de dépression afin qu'un flux d'air dirigé vers l'arrière puisse être engendré à l'intérieur du ou des conduits. Dans l'exemple des figures 1 et 2, un conduit est disposé de chaque côté du véhicule entre le passage de roue arrière 5 et la face arrière 7 du véhicule, afin d'engendrer un flux d'air symbolisé par les flèches F2. Ce conduit relie la zone de surpression d'air créée dans le passage de roue 5 à la zone de dépression 6 créée à l'arrière du véhicule. Dans l'exemple de la figure 3, l'avant 8a du conduit 8 est situé sur la face arrière du passage de roue 5 et l'arrière 8b de ce conduit 8 débouche sur la partie inférieure de la face arrière 7 du véhicule. Il est préférable que les deux conduits 8 soient symétriques par rapport à l'axe longitudinal du véhicule pour ne pas perturber l'équilibre du véhicule. La forme de l'ouverture avant 8a peut être différente de celle de l'ouverture arrière 8b des conduits 8, comme montré sur les exemples montrés sur les figures 3 et 4. Il en est de même pour les ouvertures 9a et 9b des deux conduits 9 représentés sur la figure 5. Dans les exemples représentés sur les figures 6 à 9, on a représenté la face arrière d'un véhicule sur laquelle les conduits (non représentés) débouchent par des ouvertures en forme de fente. Dans le cas de la figure 6, la fente 10 s'étend à la partie supérieure de la face arrière 7 du véhicule sur sensiblement toute la largeur de cette face. Cette fente 10 fait partie d'un conduit (non représenté) dont l'avant communique avec une zone de surpression créée lors du roulage du véhicule située au-dessus du pavillon 1. Dans le cas de la figure 7, la fente 11 s'étend à la partie inférieure de la face arrière 7 du véhicule sur sensiblement toute la largeur de cette face 7. Cette fente 11 fait partie d'un conduit (non représenté) dont l'avant communique avec une zone de surpression située sous le véhicule ou dans les passages des roues arrière.
Dans le cas de la figure 8, la face arrière 7 comprend deux fentes 12 qui s'étendent chacune suivant la hauteur du véhicule et près d'un bord latéral de la face arrière 7. Ces deux fentes 12 peuvent faire partie chacune d'un conduit (non représenté) dont l'avant communique avec une zone de surpression située près d'une face latérale 2, 3 du véhicule, du pavillon 1 ou du dessous du véhicule. Dans le cas de la figure 9, la face arrière 7 du véhicule comprend deux fentes transversales 10, 11 respectivement en haut et en bas et deux fentes 12 s'étendant dans le sens de la hauteur respectivement à gauche et à droite de la face arrière 7. Ces quatre fentes sont reliées respectivement à des zones de surpression, ce qui permet d'augmenter l'efficacité du dispositif selon l'invention. L'avantage de ces ouvertures en forme de fente est qu'elles s'intègrent parfaitement au style de véhicule.
Les fentes de sortie du dispositif peuvent également suivre le contour de la carrosserie. La largeur de ces fentes ne doit pas être trop importante pour que la vitesse de sortie du flux d'air soit suffisamment élevée. A titre d'exemple, cette largeur peut être comprise entre 0,5 mm et 20 mm.
La longueur des fentes peut varier entre 0,1 m et 2 m. Les fentes sont de préférence positionnées près de la périphérie de la face arrière 7 du véhicule pour que le flux d'air sortant de ces fentes soit le plus tangentiel à la carrosserie. Les conduits doivent quant à eux être le plus rectiligne possible pour limiter les pertes de charge du flux d'air. Les figures 10 et 11 montrent un véhicule dans lequel le dispositif selon l'invention comprend deux conduits 13 s'étendant sous le pavillon 1 dont l'avant 13a débouche au dessous de ce pavillon 1 et dont l'arrière 13b débouche en haut de la face arrière 7 du véhicule.
Dans le cas de l'utilisation d'un différentiel de pression naturel, c'est-à-dire d'une zone de surpression d'air extérieure au véhicule, la section d'entrée des conduits doit être plus importante (de préférence 1,5 fois) que la section de sortie de ceux-ci afin d'accélérer l'écoulement d'air.
3012 78 7 7 Cependant, la vitesse de l'air doit atteindre au maximum environ 10 m/s à la sortie des conduits. Lorsque le débit d'air à la sortie des conduits est nul, c'est-à-dire lorsque la vitesse du véhicule est faible, ces conduits peuvent être fermés automatiquement 5 grâce à un dispositif piloté pour des raisons acoustiques et thermiques. A cet effet, les conduits peuvent également être isolés acoustiquement et/ou thermiquement. Dans tous les exemples ci-dessus, les conduits communiquent avec une zone de surpression située à l'extérieur du véhicule.
10 Cependant, la zone de surpression peut également être située à l'intérieur du véhicule et être créée par des moyens existants déjà dans le véhicule à l'exclusion de tout équipement ajouté, tel que compresseur, soufflerie ou aspirateur entraîné par un moteur. Ainsi, la figure 12 illustre le cas où l'avant 14a des conduits 14 du dispositif 15 selon l'invention est relié à la sortie d'air du système de refroidissement 15 des batteries 16 du véhicule, notamment du type tout électrique ou hybride. L'arrière 14b du ou des conduits 14 débouchent sur la face arrière 7. Dans le cas de l'exemple selon la figure 13, l'avant 17a des deux conduits 17 du dispositif selon l'invention est relié à un extracteur d'air 18 du circuit de 20 climatisation 19. L'arrière 17b des conduits 17 débouche sur la face arrière 7 du véhicule. Dans tous les exemples décrits ci-dessus, le fait que l'avant des conduits communique avec une zone de surpression d'air et que l'arrière de ces conduits débouche dans une zone de dépression génère à l'intérieur des conduits un flux 25 d'air capable de réduire le différentiel de pression et par conséquent réduire la traînée aérodynamique du véhicule ainsi que la consommation en carburant de celui-ci.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif pour réduire la traînée aérodynamique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs conduits (8, 9, 13, 14, 17) permettant de créer un flux d'air entre d'une part une zone de surpression d'air engendrée à l'extérieur du véhicule lors du roulage de celui-ci ou à l'intérieur du véhicule par des moyens existants dans ce dernier et d'autre part une zone de dépression (6) créée dans le sillage du véhicule.
  2. 2. Véhicule automobile équipé d'un dispositif pour réduire la traînée aérodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les conduits (8, 9, 13, 14, 17) débouchent à l'arrière (7) du véhicule.
  3. 3. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite zone de surpression d'air est engendrée dans chacun des deux passages de roue arrière (4, 5) et un conduit (8) s'étend entre chaque passage de roue (4, 5) et l'arrière (7) du véhicule.
  4. 4. Véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'avant (8a) du conduit (8) est situé sur la face arrière du passage de roue (4,
  5. 5) et l'arrière (8b) de ce conduit débouche sur la partie inférieure de la face arrière (7) du véhicule. 5. Véhicule automobile selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chacun des conduits (8, 9, 13, 14, 17) s'étend dans une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du véhicule.
  6. 6. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'avant (13a) dudit ou desdits conduits (13) débouche sur le pavillon (1) du véhicule.
  7. 7. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'avant (17a) du ou desdits conduits (17) est relié à l'extracteur d'air (18) du circuit de climatisation (19).
  8. 8. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'avant (14a) du ou desdits conduits (14) est relié à la sortie d'air du système de refroidissement (15) des batteries (16) du véhicule.
  9. 9. Véhicule automobile selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le ou les conduits (8, 9, 13, 14, 17) débouchent à l'arrière (7) du véhicule par une ouverture (8b, 9b, 10, 11, 12) en forme de fente.
  10. 10. Véhicule automobile selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le ou les conduits (8, 9, 13, 14, 17) comportent des moyens pour fermer leur ouverture d'entrée et/ou de sortie.
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