Brevet FR2517273A1 — publié le 19830603

Carrosserie de véhicule automobile, notamment à dérive arrière, et véhicule comprenant cette carrosserie. L'invention concerne un véhicule automobile, en particulier un véhicule de tourisme, présentant un coefficient de tratnée aérodynamique inférieur à ceux des véhicules existant actuellement. On sait que le coefficient de traînée d'un véhicule exerce une influence considérable sur B consommation en carburant de ce véhicule. On admet par exemple que, dans le cas d'un véhicule de tourisme de type moyen, la consommation en carburant sera réduite d'un sixième à 90 kmAi et d'un tiers à 120 km/h si l'on divise le coefficient de traînée par deux. L'invention a notamment pour objet une nouvelle carrosserie pour véhicule automobile, notamment pour véhicule de tourisme, présentant une très faible tratnée aérodynamique en écoulement d'air axial et par vent oblique et conservant une habitabilité sensiblement identique à celle des véhicules actuels. L'invention a également pour objet une carrosserie de ce type, présentant une très bonne stabilité aérodynamique due à un moment de tangage piqueur se traduisant par un appui sur les roues avant(d'où une meilleure adhérence des roues avant) et un faible moment de lacet, d'où une bonne stabilité aux rafales de vent latérales. La carrosserie selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle s'inscrit, en élévation et en plan, dans des demiprofils d'aile d'avion à partie arrière tronquée, la forme de la carrosserie, vue en section selon un plan vertical transversal médian, étant sensiblement celle d'un demicercle à corde parallèle au sol. Cette forme de carrosserie selon l'invention permet d'atteindre une valeur très faible du coefficient de trainée. Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie inférieure de la carrosserie limite, avec le sol, un venturi orienté longitudinalement par rapport au véhicule et présente deux caissons longitudinaux sensiblement horizontaux encadrant le venturi-et ayant une hauteur progressivement croissante depuis le col du venturi jusqu'à l'arrière du véhicule. La combinaison d'un demi-profil d'aile symétrique dans lequel s'inscrit la carrosserie vue en élévation, avec le venturi formé par la partie inférieure de la carrosserie, permet d'inscrire la carrosserie dans un profil d'aile dissymétrique à incidence négative (d'où un moment de tangage piqueur), dont le bord d'attaque est situé à la hauteur réglementaire du pare-chocs. On a constaté qu'une telle carrosserie, étudiée pour un véhicule de tourisme à cinq places (deux places avant, trois places arrière) avait un coefficient de traînée Cx de l'ordre de 0,15-0,18 alors que la valeur moyenne des coefficients de traînée des véhicules actuels de tourisme est d'environ 0,45. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la longueur de la carrosserie est comprise entre 60 et 1000 environ, et de préférence entre 75 et 85% de la longueur du profil non tronqué dans lequel elle est inscrite. La troncature de la partie arrière du profil en aile d'avion de la carrosserie permet de donner à celle-ci un aspect esthé tique, sans augmenter notablement pour autant le coefficient de traînée, et de diminuer son encombrement et son poids. Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface de la carrosserie en coupe verticale transversale est maximale dans une zone comprise entre le tiers et la moitié de la longueur de la carrosserie à partir de son extrémité avant pour des véhicules de longueur moyenne (c'est-à-dire dont la troncature est à environ 80% de la longueur dudit profil), ou les trois-quarts environ de cette longueur quand la troncature est à environ 60% de la longueur dudit profil (véhicules courts). On conserve ainsi une habitabilité du véhicule sensiblement identique à celle des véhicules actuels pour une longueur analogue. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la carrosserie comprend une dérive arrière, s'étendant dans le plan longitudinal vertical médian du véhicule jusqu'à la partie arrière transversale de la carrosserie et sensiblement jusqu'à la hauteur du sommet de la carrosserie. On a constaté que cette dérive a pour effet, non seulement d'améliorer la stabilité du véhicule aux rafales de vent latérales, mais également de réduire l'augmentation du coefficient de traînée dans un écoulement d'air oblique par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. L'invention concerne également une dérive de carrosserie de véhicule automobile, en particulier de véhicule de tourisme, caractérisée en ce qu'elle s'étend dans le plan vertical longitudinal médian de la carrosserie, entre un point intermédiaire de la partie supérieure de la carrosserie et l'arrière de celle-ci, jusqu'à une hauteur supérieure ou égale à celle du sommet de la carrosserie. La dérive selon l'invention peut etre appliquée à des carros series de type classique, afin d'augmenter leur stabilité aux rafales de vent latérales, comme indiqué plus haut,et également de diminuer la traînée par vent latéral, cette diminution dépendant de la forme de la carrosserie. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique des courbes de profil en élévation d'une carrosserie selon l'invention; la figure 2 est une demi-vue schématique des courbes de profil en plan de la carrosserie; la figure 3 est une demi-vue schématique des profils en section transversale de la partie arrière de la carrosserie; la figure 4 est une vue semblable à la figure 3, mais représente les profils de la partie avant de la carrosserie; la figure 5 illustre schématiquement un profil de carrosserie selon l'invention, vu en élévation et inscrit dans un profil d'aile d'avion; la figure 6 est un graphe représentant la variation relative de la surface en section verticale transversale de la carrosserie en fonction de la distance entre l'extrémité avant de la carrosserie et le plan de section; la figure 7 est une vue schématique en élévation d'une carrosserie selon l'invention, représentant la constitution de la partie inférieure de la carrosserie; la figure 8 est une vue en section selon la ligne VIII-VIII de la figure 7; la figure 9 est une autre vue schématique en élevation d'une carrosserie et représente une autre caractéristique de l'invention; la figure 10 est une demi-vue de dessous d'une carrosserie selon l'invention; la figure 11 est une vue schématique en élévation d'une carrosserie comprenant une dérive arrière selon l'invention; et la figure 12 est un graphe représentant les variations du coefficient de traînée d'une carrosserie pourvue d'une dérive et d'une carrosserie sans dérive, en fonction de l'angle d'attaque de l'écoulement d'air. On se réfère d'abord aux figures 1 à 4, qui représentent une forme particulière de réalisation d'une carrosserie selon l'invention, destinée à un véhicule de tourisme comprenant deux places à l'avant et trois places à l'arrière. Un tel véhicule est dit "économique", en raison de sa faible consommation en carburant due à sa très faible traînée aérodynamique. En figure 1, la courbe 10 représente le profil de la carrosserie en élévation, ou en section selon le plan longitudinal vertical médian de la carrosserie. Les autres courbes représentent les profils de la carrosserie en section selon des plans longitudinaux verticaux parallèles au plan longitudinal vertical médian, à distance progressivement croissante de celui-ci. En figure 2, les courbes 11, 12, 13 et 14 représentent, en demi-vue, les profils de la carrosserie en section selon des plans horizontaux llA, 12A, 13A et 14A respectivement. En figure 3, la courbe 15 représente la partie arrière de la carrosserie et les courbes 16, 17, 18 et 19 les profils en section selon les plans verticaux transversaux 16A, 17A, 18A, 19A respectivement des figures 1 et 2. En figure 4, les courbes 20 - 26 représentent les profils de la partie avant de la carrosserie selon des plans de section transversale verticale 20A-26A représenté s en figures 1 et 2. Comme on le voit clairement sur les figures 1 et 2, la forme générale de la carrosserie, vue en plan et en élévation, s'inscrit dans un demi-profil d'aile d'avion ou demi-profil de corps fuselé, dont la partie arrière est tronquée. Sur les vues en élévation (figures 1 et 5), ce demi-profil d'aile d'avion est défini par la ligne droite horizontale 30 représentant le sol sur lequel repose le véhicule et par l'enveloppe 31 de la partie supérieure de la carrosserie. Dans la vue en plan (figure 2), le demi-profil d'aile d'avion est défini par la trace P du plan longitudinal vertical médian du véhicule et par la courbe 11. Le bord d'attaque du demiprofil d'aile définissant la demi-vue en plan est nettement plus arrondi que celui du demi-profil d'aile définissant la vue en élévation de la partie supérieure de la carrosserie. On voit, sur la vue en élévation, que la carrosserie est inscrite dans un profil d'aile dissymétrique à incidence négative permettant d'obtenir un moment de tangage piqueur améliorant l'adhérence au sol des roues avant. Le bord d'attaque de ce profil se trouve sensiblement à la hauteur réglementaire du pare-chocs. Vu de bout ou en section selon des plans verticaux transversaux, les profils de la carrosserie au voisinage de la partie la plus haute de celle-ci se rapprochent sensiblement d'un demi-cercle à corde horizontale parallèle au sol comme le montrent les courbes 19 et 20 des figures 3 et 4. La partie arrière des demi-profils d'aile définissant la vue en élévation et la demi-vue en plan est tronquée sensiblement verticalement, la longueur de la carrosserie 1 étant comprise entre environ 60 et 100% de la longueur L du profil correspondant non tronqué et, avantageusement, entre 75 et 85% de L. La figure 6 représente la variation relative de la surface en section transversale verticale de la carrosserie, par rapport à la surface maximale Smax en fonction de l'abscisse x du plan de section par rapport à l'extrémité avant du véhicule. Les courbes Al et A2 sont des courbes limites définissant les valeurs des rapports S (x)/Smax quand le rapport L est égal à 0,8. Les courbes B1 et B2 définissent de même des gammes de valeur S (x)/Smax quand le rapport WlL est égal à 0,6 et les courbes C1 et C2 definissent les gammes de valeur S (x)/Smax quand le rapport i/L est égal à 1. On voit que, quand le rapport i/t est égal à 0,8, la surface maximale en section transversale de la carrosserie est située entre le tiers et la moitié environ de la longueur du véhicule à partir de son extrémité avant. Quand le rapport i/t est égal à 0,6, cette surface maximale est située entre la moitié et les trois quarts environ de la longueur du véhicule à partir de l'extrémité avant de celui-ci. La surface inférieure de la carrosserie, qui est aussi lisse et dépourvue de saillies que possible, et tout particulièrement dans le sens transversal, forme avec le sol 30 un venturi comprenant une partie convergente limitée par la partie inférieure avant 32 de la carrosserie, un col 33 et un divergent limité par la partie inférieure arrière 34 de la carrosserie et encadré par des caissons longitudinaux 35 s'étendant entre le col 33 du venturi et l'arrière 15 de la carrosserie (figures 7 et 8). La partie inférieure avant 32 de la carrosserie est une surface incurvée convexe dont les sections avec des plans transversaux verticaux sont sensiblement droites et horizontales entre les cavités formant les passages des roues avant 36 (voir les parties inférieures des courbes 23 - 26 de la figure 4). Le col 33 du venturi est situé approximativement entre le quart et le tiers de la longueur de la carrosserie à partir de l'extrémité avant de celle-ci. La partie inférieure arrière 34, 35 de la carrosserie comprend, dans l'exemple représenté, une surface approximativement plane 34 remontant en oblique vers l'arrière 15 de la carrosserie à partir du col 33 du venturi, l'angle d'inclinaison de cette surface plane par rapport à l'horizontale étant d'environ 5 . Les deux caissons longitudinaux 35 encadrant cette surface plane 34 lui sont raccordés par des surfaces planes obliques 37 formant un angle obtus avec la surface plane 34. Avantageusement, ces surfaces 37 formant les flancs intérieurs des caissons longitudinaux 35 sont parallèles à l'axe longitudinal du véhicule, mais peuvent également, si nécessaire, converger ou diverger.Les surfaces inférieures 38 des caissons longitudinaux 35 sont sensiblement planes et horizontales entre le col 33 du venturi et les roues arrière 39 du véhicule, puis remontent vers l'arrière 15 de la carrosserie selon une surface plane oblique 40 (figure 1) partant du niveau de l'extrémité arrière des roues arrière, -ou selon une surface incurvée convexe 41 (figure 7) partant du niveau de l'extrémité avant des roues arrière. La hauteur des caissons longitudinaux 35 est ainsi progressivement croissante depuis une valeur sensiblement nulle au col 33 du venturi jusqu'au voisinage de l'extrémité arrière de la carrosserie. Les flancs latéraux extérieurs 42 de ces caissons longitudinaux 35 sont formés par la partie inférieure des flancs de la carrosserie et peuvent avoir une forme convexe ou, de préférence, une forme verticale plane (voir la partie inférieure des courbes 15, 16, 17 de la figure 3) ou concave (figure 8). On évite ainsi que l'écoulement d'air sur les parties inférieures des flancs de la carrosserie vienne perturber l'écoulement d'air dans le venturi formé par la partie inférieure de cette carrosserie. On notera que la surface 34 de la partie inférieure arrière de la carrosserie peut etre incurvée et qu'elle peut etre raccordée aux flancs intérieurs des caissons 35 par des surfaces arrondies concaves. La partie avant de la carrosserie présente (figure 9) un canal interne longitudinal 45 pour la circulation de l'air de refroidissement du moteur du véhicule. L'extrémité amont du canal 45 comprend une entrée, par exemple très arrondie, adaptée à l'écoulement d'air et forme un convergent 46 relié à un divergent 47 dans lequel est placé un échangeur de chaleur 48 formant le radiateur du circuit de refroidissement du moteur. Des ailettes de guidage de l'écoulement d'air peuvent etre prévues en amont et en aval du radiateur 48. L'extrémité aval du canal 45 forme une fente transversale 49 d'éjection d'air à la partie inférieure de la carrosserie du véhicule, sensiblement au niveau du col 33 du venturi ou légèrement en amont de celui-ci. L'éjection d'air par l'extrémité aval 49 se fait sensiblement tangentiellement à la partie inférieure 32 de la carrosserie, pour-ne pas perturber l'écoulement d'air dans le venturi. Les roues avant 36 du véhicule (roues directrices et éventuellement motrices) sont logées dans des cavités sensiblement semi-cylindriques carénées 50 (figure 10) ouvertes sur l'aile avant pour le débattement des roues avant et qui, avantageusement, communiquent avec le venturi formé par la partie inférieure de la carrosserie au moyen de passages ou canaux obliques 51 débouchant dans le venturi sensiblement au niveau du col 33 de celui-ci. Les roues arrière 39 du véhicule sont logées dans des cavités carénées 52 des caissons longitudinaux 35 qui servent également à loger et à masquer les moyens de suspension des roues arrière, le dispositif d'échappement associé au moteur, etc. La partie transversale arrière 15 de la carrosserie peut être soit sensiblement verticale et légèrement concave comme repré senté en figure 1, soit plane et verticale, soit encore plane et oblique, etc. Avantageusement, la partie supérieure arrière de la carrosserie comprend une dérive verticale 60 (figures 1 et 11) qui s'étend dans le plan longitudinal vertical médian P de la carrosserie à partir du bord transversal supérieur 61 de la partie arrière 15 de la carrosserie sensiblement jusqu'au niveau du sommet 62 de cette carrosserie. Comme représenté, la dérive 60 comprend un bord vertical arrière 63 et un bord longitudinal horizontal 64, ou bien un bord longitudinal 65 s'incurvant sous l'horizontale 64, ou encore un bord longitudinal oblique 66 se raccordant à un point intermédiaire 67 de la carrosserie compris entre le sommet 62 de celle-ci et la partie arrière 15, ou encore un profil incurvé 68 partant d'un niveau plus haut que le sommet de la carrosserie. La dérive verticale arrière 60 permet de reculer vers l'arrière du véhicule (et donc vers le centre de gravité de celui-ci) le foyer aérodynamique présenté par la carrosserie et qui se trouve en général vers l'avant du véhicule. Il en résulte une amélioration de la stabilité du véhicule aux rafales de vent latérales. En outre, lorsque la dérive verticale arrière 60 équipe un véhicule dont la carrosserie possède un coefficient de trait née Cx relativement faible, elle permet de réduire l'augmentation de ce coefficient de traînée provoquée par un vent oblique. Cette réduction de l'augmentation du coefficient de traînée a été représentée graphiquement en figure 12, dans laquelle les valeurs d'angle de dérapage (angle entre ltaxe longitudinal du véhicule et la direction du vent résultant) ont été portées en abscisses et les augmentations du coefficient de traînée ont été portées en ordonnées. La courbe en trait plein représente la variation du coefficient de traînée Cx d'une carrosserie ne présentant pas de dérive verticale arrière et la courbe en trait pointillé représente cette variation pour une carrosserie équipée d'une dérive verticale arrière selon l'invention. On voit que cette dérive permet de réduire d'un facteur 2 environ l'augmentation du coefficient de traînée quand l'angle de dérapage varie entre 0 et 150. Comme on l'a indiqué plus haut, le coefficient de traînée Cx du véhicule dont la carrosserie est représentée sur les figures 1 à 4, est d'environ 0,16 - 0,18 pour un véhicule comprenant deux places à l'avant et trois places à l'arribre, et est d'environ 0,14 - 0,16 pour un véhicule comprenant deux places à l'avant et deux places à l'arrière. Ces valeurs très faibles sont dues au fait que la carrosserie selon l'invention ne présente sensiblement pas d'angles vifs aux raccordements entre les diverses surfaces incurvées qui la composent,à l'exception de la partie transversale arrière et des bords inférieurs des flancs de la carrosserie. On notera en particulier que les rayons de courbure des différentes parties de la carrosserie sont en général supérieurs à 0,1 m et de préférence à 0,3 - 0,5 m. La carrosserie comprend aussi peu de saillies que possible, et les accessoires usuels (phares, pare-chocs, plaques d'immatriculation, poignées de portes, etc.) sont intégrés aux surfaces courbes et arrondies de la carrosserie ou sont reliés à celles-ci par des surfaces arrondies limitant autant que possible les décollements de l'écoulement d'air sur la carrosserie. Revendications. 1. Carrosserie de véhicule automobile, en particulier d'un véhicule de tourisme, caractérisée en ce qu'elle s'inscrit, vue en élévation et en demi-vue en plan, dans des demi profils d'aile d'avion (30, 31) (P, 11) à partie arrière tronquée, la forme de la carrosserie vue en section selon un plan transversal vertical médian (19A) étant sensiblement celle d'un demi-cercle (19) à corde parallèle au sol. 2. Carrosserie selon la revendication 1, caractérisée en ce que sa partie inférieure limite avec le sol (30) un espace orienté longitudinalement par rapport au véhicule et pré sente deux caissons longitudinaux (35) sensiblement horizontaux, encadrant cet espace. 3. Carrosserie selon la revendication 2, caractérisée en ce que cet espace forme un venturi ayant ainsi que lesdits caissons une hauteur progressivement croissante depuis le col (33) du venturi jusqu'à l'arrière (15) du véhicule. 4. Carrosserie selon la revendication 2 ou 3-, caractérisée en ce que les roues arrière (39) du véhicule sont logées en partie dans lesdits caissons longitudinaux (35). 5. Carrosserie selon la revendication 2, 3 ou 4,caractérisée en ce que les caissons longitudinaux (35) contiennent b dispositif d'échappement du véhicule et les moyens de suspension des roues arrière (39). 6. Carrosserie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les roues avant (36) du véhicule sont logées dans des cavités carénées (50) de la partie inférieure (32) de la carrosserie, qui communiquent par des fentes ou passages (51) avec ledit espace ou venturi. 7. Carrosserie selon l'une des revendications 3 à 6, carac térisée en ce que la partie convergente (32) du venturi, for mée par la partie inférieure avant de la carrosserie, est une surface arrondie convexe. 8. Carrosserie selon lune des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que la partie divergente du venturi, formée par la partie inférieure arrière (34) de la carrosserie entre les caissons longitudinaux (35), est une surface sensiblement plane remontant obliquement vers l'arrière (15) du véhicule. 9. Carrosserie selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite surface plane (34) est raccordée latéralement à des surfaces planes obliques (37) ou des surfaces incurvées et concaves formant les flancs internes des caissons longitudinaux (35). 10. Carrosserie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un canal (45) de circulation de l'air de refroidissement du moteur du véhicule, à entrée, par exemple arrondie, adaptée à la direction de l'écoulement d'air et dont la sortie est une fente d'éjection tangentielle (49) formée dans la partie inférieure de la carrosserie, sensiblement au col (33) du venturi ou légè- rement en amont de celui-ci. 11. Carrosserie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que sa longueur 1 est comprise entre 60 et 100% environ de la longueur L du profil fuseld correspondant non tronqué et, en particulier, entre 75 et 85% de cette longueur. 12. Carrosserie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que sa surface S en section verticale transversale est maximale dans une zone comprise entre le tiers et les trois quarts de la longueur 1 de la carrosserie à partir de l'extrémité avant. 13. Carrosserie selon l'une des revendications 3 à 12, carac térisée en ce que le col (33) du venturi est situé dans une zone comprise entre le quart et le tiers environ de la longueur 1 de la carrosserie à partir de l'extrémité avant. 14. Carrosserie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une dérive arrière (60) s'étendant dans le plan longitudinal vertical médian P du véhicule jusqu'à la partie transversale arrière (15) de la carrosserie et sensiblement jusqu'à la hauteur du sommet (62) de la carrosserie. 15. Carrosserie selon la revendication 12, caractérisée en ce que la dérive (60) est raccordée, par exemple tangentiellement ou horizontalement, au sommet (62) de la carrosserie ou à un point intermédiaire (67) de la partie supérieure arrière de la carrosserie. 16. Carrosserie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par un coefficient de tratnée Cx compris entre 0,15 et 0,20. 17. Dérive de carrosserie de véhicule automobile, en particulier pour un véhicule de tourisme, par exemple selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle s'étend dans le plan vertical longitudinal médian P de la carrosserie, entre la partie supérieure et l'arrière de celle-ci. 18. Dérive selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle s'étend verticalement au moins jusqu'à la hauteur du sommet (62) de la carrosserie. 19. Dérive selon la revendication 17 ou 18, caractérisée en ce qu'elle est raccordée tangentiellement au sommet (62) de la carrosserie ou obliquement à un point intermédiaire (67) situé en arrière dudit sommet (62). 20. Véhicule automobi-le, caractérisé en ce qu'il comprend une carrosserie selon l'une des revendications 1 à 16 ou une dérive selon l'une des revendications 17 à 19.