Brevet FR2619069A1 — publié le 19890210

La présente invention concerne les véhicules automobiles équipés de moyens aéroanamiques destinés à réduire les forces aérodynamiques, notamment de trainée et de portance, qui apparaissent lors du déplacement des véhicules. Lorsqu'un véhicule automobile rouie à une vitesse relativement élevée, l'écoulemen' laminaire de l'air sur celui-ci engendre principalement des forces de trainée et de portance, similaires à celles qui s'exercent sur les ailes d'un aéronef. La force de trainée, qui est la plus significative sur un véhicule automobile et dont on déduit le coefficient de trainée (Cx) correspondant à la résistance à l'avancement dudit vénicule, s'oppose au vecteur vitesse de celui-ci et rédit ainsi, de facon plus ou moins importante en fonction du profilé de la carrosserie du véhicule, sa vitesse pour une puissance donne'e délivrée par le moteur. Par consé- quent, il est impératif de diminuer la valeur de la force de trainée s'exerçant sur le véhicule (et donc le Cx), pour permettre d d'assurer l'avancement de ce cernier avec un minimum de puissance fournie par le moteur, et donc de réduire la consommation en carburant dudit véhiuoule. Quant à la force de portance, celle-ci peut atteindre sur un véhicule automobile une intensité de l'ordre de 100 DaN, ce qui entraîne une perte d'adhérence et donc une instabilité dudit véhicule, notamment dans les courbes et es vurages, Les solutions existantes pour tenter de résoudre ces problèmes liés notamment à ces forces de trainée et de portance outre l'e'tude de carrosseries de plus en plus profilées par les constructeurs, consiste en l'adaptation de becquets ou de déflecteurs agencés principalement sur le toit ou la cartie arrière du véhicule, et disposés transversalement par raPport à la direction longitudinale du véhicule. Ces moyens aérodynamiques contribuent certes à ciminuer la force de trainée puisque le flux laminaire d'air s'écoulant sur le véhicule, et rencontrant ces moyens, est alors converti e flux turbulent qui tend à s'éloigner en partie du véhicule. Cependant, les résultats obtenus par l'utilisation de tels moyens sont peu satisfaisants, d'autant plus que, dans le cas de becquets ou "spoilers" transversaux, la force de portance s'accroît à cause de l'adjonction de cette surface transversale supplémentaire, ce qui augmente l'instabilité du véhicule notamment à vitesse élevée. L'invention a pour but de remec1-er à ces inconvénients, et concerne un véhicule automotile comportant des moyens aérodynamiques qui permettent de réduire, de façon significative, a la fois les forces aérodynamiques de rainée et de portance s'exerçant sur ledit véhicule. A cet effet, le véhicule automobile du type comportant des moyens aérodynamiques destinés à réduire les forces aérodynamiques apparaissant lors du déplacement dudit véhicule, et disposés sur ce dernier, est remarquable selon l'invention en ce que lesdits moyens aérodynatriques sont constitués par plusieurs générateurs de tourbillon individuels, allongés, engendrant des tourbillons dirigés au moins approximativement parallèlement à la direction longitudinale dudit véhicule. Ainsi, le flux laminaire d'air s'écoulant sur le véhicule se transforme, lorsqu'il rencontre lesdits générateurs, en une pluralité de tourbillons qui se décollent dudit véhicule pour finir et turbulences n'agissant plus sur celui-ci, les forces aérodynamiques s'exerçant sur le vénicule sont alors fortement réduites. De préférence, la direction générale longîtucinale desdits générateurs de tourbillon, par rapport à la direction longitudinale dudit véhicule, est comprise entre plus ou moins 45z Lesdits générateurs de tourbillon sont avantageusement alignés selon une direction transversale å ladite direction longitudinale du véhioule. Dans une forme préférée de réalisation, lesdits générateurs de tourbillon sont conformés chacun en aileron agencé en saillie sur ledit véhicle. Far exemplé, lesdits ailerons peuvent être orientés angulairement symétriquement par rapport à la direction longitudinale dudit véhicule. Dans une autre disposition, lesdits ailerons peuvent être orientés angulairement symétriquement les uns vis-à-vis des autres par rapport à la direction longitudinale dudit véhicule. Dans une variante de réalisation, lesdits générateurs de tourbillon pressentent deux faces d'attaque agencées symétriquement par rapport à la direction générale longitudinale de chacun d'eux, lesdits générateurs pouvant également présenter deux faces arri8res agencées symétriquement par rapport à la direction générale longitudinale de chacun d'eux. Dans cette variante, les directions générales longitudinales desdits générateurs sont parallèles entre elles et à la direction longitudinale dudit véhicule. Les figures du dessin annexe feront bien comprendre comment l'invention peut etre réalisée. Sur ces figures, des références désignent des éléments semblables. Les figures 1 et 2 représentent respectivement une vue en plan et une vue de dessus d'un véhicule automobile équipé des générateurs de tourbillon selon l'invention. Les figures 3 et u représentent, partiellement, des vues analogues à celles de la figure 2, montrant différentes dispositions desdits générateurs de tourb-llon. La figure 5 illustre en vue de dessus un véhicule équipé de cieux rangées ce générateurs de tourbillons. Les figures E et illustrent en vue en plan et en vue de dessus partielle une variante de.réalisation desdits générateurs de tourbillons fixés au véhicule. Les figures 8 et G représentent chacune une autre variante de réalisation desdits générateurs. Le véhicule automobile 1, montré sur les figures 1 et 2, comporte sur le toit 2 de sa carrosserie 3 des moyens aérodynamiques 4 permettant de réduire les fonces aérodyna triques, notamment de trainée et de portance, qui apparaissent lorsque le véhicule se déplace. Ces moyens aérodynamiques 4 sont constitués, selon l'invention, par des générateurs de tourbillon 5 individuels, allongés, et qui sont disposés fixement sur le toit 2 du véhicule. Dans le mode de réalisation illustré, les générateurs de tourbillon sont définis par des ailerons agencés en saillie sur le toit 2 du véhicule 1. Comme le montre davantage la figure 2, ia direction générale longitudinale 6 de chaque aileron est inclinée par rapport à la direction longitudinale > à véhicule. Plus précisément, on voit que ces ailerons 8, au nombre de six, sont répartis symétriquement de part et d'autre de ladite direction longitudinale 7, trois ailerons espacés régulièrement et parallèlement entre eux, étant situés de chaque côté de celle-ci.Ainsi, la direction générale 6 de trois des six ailerons 8, forme un angle A avec la direction longitudinale 7, alors que la direction générale 6 des trois autres ailerons forme un angle Ai, identique en valeur absolue à l'angle A, mais symétrique par rapport à a direction longitudinale 7 dudit véhicule 1. De préférence, l'ensemble e de ces ailerons E sont alignés suivant une même direction transversale 1C, perpendiculaire à la direction longitudinale . On a représenté, schématiquement en traits fins, ie flux laminaire d'air 14 s'écoulant sur le véhicule 1, quand celui-ci se déplace, et engendrant les forces aérodynamiques. Dès que le flux 14 s'écoulant sur le toit 2 rencontre les générateurs de tourbillons 4, en l'occurrence les ailerons 8 qui forment alors des obstacles, il est converti en une pluralité de tourbillons 15, dirigés approximativement parallèlement å la direction longitudinale dudit véhicule. Le flux laminaire d'air 14 est alors décroché de l'arrière du véhicule, et n'agit plus sur celui-ci. Les tourbillons 15, formés par les ailerons 8,se dégradent ensuite rapidement pour se transformer en turbulences alors kéloignées du véhicule et sans effet pour celui-ci. Ainsi, grace à l'agencement desdit-s ailerons selon l'invention, les forces aérodynamiques de trainée et de portance s'exerçant sur le véhicule sont considérablement réduites. Le véhicule offre alors moins de résistance à l'avancement, ce qui entre ainsi une diminution de la consommation de carburant pour une puissance donnée. D'autres varIantes de réalisation et de disposition desdits générateurs de tourbillon permettent d'atteindre également les objectifs fixés par l'invention. Toutefois, pour atteindre les résultats escomptés il est souhaitable, dans le cas d'ailerons 8, que la direction généale longitudi nale de ceux-ci fasse un angle compris entre 1 à 45 avec la dIrection longitudinale 7 du véhicule. De préférence, l'angle (en l'occurrence A et A1) doit être compris entre 19 et 2CC pour optimiser la formation ces tourbillons 15. Le contour externe desdits ailerons, ainsi que la hauteur de ceux-ci par rapport au véhicule, sont déterminés préalablement, de façon que les tourbillons engendrés par les ailerons apparaissent et se forment rapidement pour "décoller" le flux d'air laminaire s'écoulant ie long du véhicule, et tendre à annihiler les forces aérodynamiques Par ailleurs, le nombre d'ailerons fixés audit véhicule peut être différent de celui illustré sur les figures 1 et On a représenté sur les figures suivantes d'autres dispositions et réalisations, certes non limita ives, des générateurs de tourbillons fixés au véhicule, et produisant les effets recherchés. Par exemple, figure 3, les ailerons 8, identiques à ceux précédemment décrits, sont disposés également symétriquement de part et d'autre de la direction longitudinale 7 du véhicule, mais en étant inclinés de facon Inverse. Les résultats obtenus sont analogues. Sur la figure , les aiierons 8, toujours alignés suivant la direction transversale 10 perpendiculaire à la direction longitudinale 7, sont alternativement inclinés les uns à la suite des autres, d'un angle, identique en valeur absolue. mais symétrique par rapport à ladite direction 7. Cet agencement particulier des ailerons (3 couples de deux ailerons) produit des effets analogues ; le flux laminaire d'air 14 est décollé puis converti en tourbillons 15 par les ailerons. De plus, chaque couple d'ailerons forme un convergent qui permet ainsi d'accroitre l'aspiration du flux d'air et d'accéiérer en conséquence la formation de tourbillons, ce qui favorise le décrochement du flux laminaire d'aire du véhicule. Comme le montre la figure 5, on peut agencer, sur ledit véhicule 1, deux rangées distincetes parallèles 16 et 17 d'ailerons 8, par exemple, sur le toit dudit véhicule et à l'arrière de celui-ci. Les ailerons de chaque rangée sont alignés selon la directiion transversale 10 porpendioulaire a la direction On pourrait également prévoir, dans une autre variante de réalisation, une rangée c'ailerons fixés au capot du véhicule. L'orientation des ailerons représentés sur cette figure correspond à celle de la figure 1, mais on pourrait, bien entendu, envisager toute autre orientation telle que celle illustrée sur les figures 3 et 4, ou même combiner une rangée d'ailerons conforme à ceux de la figure 2 avec une autre rangée d'ailerons conforme à celle des figures 3 ou 4. Cette réalisation permet. d'accroître l'efficacité recherchée puisque le flux laminaire d'air, transformé en tourbillon par la première rangée d'ailerons, peut malgré tout se former à nouveau vers la partie arrière du véhicule ; dans ce cas, la seconde rangée d'ailerons transforme à son tour le nouveau flux laminaire d'air en tourbillons, cul s'évacuent alors en s'éloignant du véhicule. Les générateurs ce tourbillon 5 montrés sur les figures 6 et 7 sont conformés en triangle 18, de préférence isocèle dont les côtés égaux de chacun de ceux-ci définissent des faces d'attaque 19 et 20. Ces triangles 18 sont alignés, comme précédemment, selon une direction transversale 10 perpendiculaire à La direction longitudinale 7 du véhicule, et sont fixés au toit 2 de celui-ci. Les faces inolinées 1G et 20 de chacun des triangles 18 créent alors les tourbillons 15. Les directions générales 6 de ces triangles sont alors parallèles entre elles et à a direction . Chaque triangle peut ainsi engendrer, grâce à ses faces d'attaque nolinées, plusieurs tourbillons 15 se dirigeant approximativement parallèlement à la direction 7. De lus. la face inclinée 19 d'un triangle forme avec â face inclinée 20 d'un triangle adjacent, un convergent permettant d'accroître l'aspiration du flux d'air 14 et son décollement du véhicule. Dans une variante de réalIsation, figure 8, le face supérieure 22 de chaque triangle est inclinée vers le sommet commun aux deux faces 19 et 20 ; cette disposition favorise le décollement du flux laminaire d'air 14 du véhicule. Dans une autre variante de réalisation, lesdits générateurs de tourbillon 5 se présentent sous forme de losange 24. Ces losanges 24 sont également alignés selon une direction transversale 1C, perpendiculaire à la direction 7 du véhicule, la direction générale longitudinale 6 de chaque losange 24 étant parallèle à la direction 7. Les effets produits par les faces d'attaque inclinée avant 25 et 26 des losanges pour- engendrer les tourbillons sont analogues à ceux produits par les faces 19 et 20 des triangles 18. Toutefois, en plus des faces inclinées avant 25 et 26 des losanges quI forment des convergents, les faces inclinées arrière 27 et 28 forment des divergents qui favorisent le décrochement et l'éjection des tourbillons 15 du véhicule. Bien entendu, on pourrait envisager, comme pour le cas de la figure 5, au moins deux rangées de ces générateurs 5 en forme de losange ou de triangle. Enfin, ces générateurs peuvent être réalisés en matière plastique synthétique, voire en métal. Leur fixation audit véhicule peut s'effectuer par l'emploi d'adhésif ou par tout autre moyen approprie. Par ailleurs, on pourrait concevoir qu'une rangée d'ailerons soit préalablement fixé à un support lui-même rapporté au véhicule. REVENDICATIONS 1 - Véhicule automobile du type comportant des moyens aérodbnamiques destinés à réduire les forces aérodynamiques apparaissant lors du déplacement dudit véhicule, et disposés sur ce àernier, caractérisé en ce que lesdits moyens aérodynamiques (4) sont constitués par plusieurs générateurs de tourbillon (5) individuels, allongés, engendrant des tourbillons (15) dirigés au moins approximativement parallèlement à la direction longitudinale (7) dudit véhicule. 2 - Véhioule selon la revendication 1, caractérisé e ce que la direct Ion générale longitudinale (6) desdits générateurs de tourbillon (5) par rapport à la direction longitudinale (7) dudit véhicule est comprise entre plus ou moins 45 . 3 - Véhicule selon l'une des revendications i ou 2. caractérisé en ce que lesdits générateurs de tourbillon (5) sont alignés selon une direction (10) transversale à la direction longitudinale (7) dudit véhicule. 4 - Véhicule selon l'une des revendications 1.à 3, caractérisé en ce que lesdits générateurs de tourbillon (5) sont conformés chacun en aileron (8) agencé en saillie sur ledit véhicule. 5 - Véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits ailerons (8) sont orientés angulairement symétriquement par rapport à la direction longitudinale (7) dudit véhicule. E - Véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits ailerons (8) sont orientés angulairement synmétriquement les uns vis-à-vis des autres par rapport à la direction longitudinale (7) dudit véhicule. 7 - Véhicule selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits générateurs de tourbillon (5) présentent deux faces c'attaque (19,20) agencées symétriquement par rapport à la direction générale longitudinale (6) de chacun d'eux. E - véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits générateurs de tourbillon (5 présentent deux -faces arrière agencées symétriquement par rapport à la direction générale longitudinale (6) de chacun d'eux. 9 - Véhicule selon les revendications 7 à 8, caractérisé en ce que les directions générales longitusina- les desdits générateurs sont parallèles entre elles et à la direction longitudinale dudit véhicule.