Brevet FR2858797A1 — publié le 20050218

La présente invention concerne un dispositif de réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'au moins un tel dispositif. 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. Si effectivement les plus grosses dépressions et les principales structures tourbillonnaires et les décollements sont générés sur la partie arrière du véhicule automobile, la région des roues et des passages de roues est également une zone critique. En effet, l'écoulement de l'air s'engouffre dans le passage de roues et on observe très souvent un décollement en aval de celui-ci. On observe également toujours un sillage important derrière les roues du véhicule et le sillage des roues avant rencontre les roues arrière et modifie leur sillage. Le sillage des roues et l'écoulement de l'air dans les passages de roues agissent aussi directement sur l'écoulement de l'air au niveau du soubassement du véhicule, modifiant ainsi le débit de l'air sortant de dessous du véhicule et par-là même modifient la structure de l'écoulement de l'air sur l'arrière du véhicule automobile. Ainsi, la région des roues et des passages de roues est une région très sensible pour l'aérodynamique du véhicule et les constructeurs estiment que ces régions contribuent en moyenne à 15% de la valeur de coefficient de pénétration dans l'air du véhicule automobile. L'invention a pour but de proposer un dispositif de réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile qui permet de modifier la structure de l'écoulement de l'air au niveau des roues arrière et des passages de roues arrière et qui permet non seulement de diminuer la portance arrière et donc d'améliorer la stabilité, mais aussi de favoriser une diminution de la traînée du véhicule et donc la consommation de ce dernier. L'invention a donc pour objet un dispositif de réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend en amont d'un passage de roue d'au moins une roue arrière du véhicule, une écope disposée au-dessous du soubassement du véhicule et comportant une entrée d'air dirigée vers l'avant de ce véhicule, ladite écope étant reliée par un conduit à au moins une fente ménagée dans ledit passage de roue devant la roue arrière pour créer un rideau d'air vertical empêchant l'écoulement extérieur de s'engouffrer dans ce passage de roue. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'écope est fixe au-dessous du soubassement du véhicule, - l'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, - l'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 l'entrée d'air de l'écope 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, - le rapport entre la section de l'entrée d'air de l'écope et la section de ladite fente est compris entre 0,1 et 3, - le fond de l'écope présente un profil longitudinal arrondi, - l'écope a une longueur comprise entre 10 et 60 cm, - ladite fente de sortie d'air est fixe et la direction du rideau d'air est constante, - ladite fente de sortie d'air est mobile pour piloter la direction du rideau d'air en fonction d'informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse implanté sur la carrosserie du véhicule, - ladite fente est disposée sur le bord extérieur du passage de roue, - ladite fente s'étend sensiblement du bord inférieur du passage de roue jusqu'au sommet dudit passage de roue, - le conduit se rétrécit de l'entrée vers la fente et converge vers ladite fente. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif tel que précédemment mentionné. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique de dessous d'un véhicule automobile équipé d'au moins un dispositif de réduction de la traînée et de la portance conforme à l'invention: - la Fig. 2 est une vue schématique de côté de la partie arrière du 5 véhicule automobile équipée du dispositif conforme à l'invention, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective du passage de roue arrière équipé du dispositif 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 comporte une partie arrière formée par des éléments de carrosserie générant des zones de 15 dépression où ces phénomènes sont particulièrement importants. Mais, les roues avant 3 et les roues arrière 4 ainsi que les passages de roues avant 5 et les passages de roues arrière 6, comme montré à la Fig. 1, sont des régions également critiques où ces phénomènes de dépression se produisent aussi. Chaque roue génère un sillage important et c'est ce sillage qui est responsable de la traînée individuelle de chacune des roues. En effet, l'écoulement de l'air s'engouffre dans les passages de roues 5 et 6 et il se produit très souvent un décollement en aval de ceux-ci. Les roues 3 et 4 génèrent également un sillage important derrière celles-ci si bien que le sillage des roues avant 3 rencontre les roues arrière 4 et modifie leur sillage. Ainsi, le sillage des roues 3 et 4 de l'écoulement de l'air dans les passages de roues 5 et 6 agissent aussi directement sur l'écoulement de l'air sur le soubassement 7 du véhicule automobile modifiant ainsi le débit d'air sortant de dessous de ce véhicule et parlà même modifie la structure de l'écoulement de l'air à l'arrière du véhicule automobile. Ainsi que représenté sur les figures, le véhicule automobile 1 est équipé, au niveau des passages de roues 5 des roues avant 3 et/ou des passages de roues 6 des roues arrière 4, d'un dispositif 10 de réduction de la traînée et de la portance dudit véhicule automobile. Chaque dispositif 10 est formé par une écope 11 disposée au-dessous du soubassement 7 du véhicule et en amont du passage de roue 5 de la roue avant 3 correspondante et/ou du passage de roue 6 de la roue arrière 4 correspondante. Cette écope 11 comporte une entrée 12 dirigée vers l'avant du véhicule et de préférence qui s'étend perpendiculairement à l'axe longitudinal de ce véhicule automobile. Dans ce qui suit, la description sera faite pour une écope 11 10 placée devant une roue arrière 3, l'écope 11 placée devant une roue avant 3 étant identique. Ainsi que montré plus particulièrement sur les Figs. 2 et 3, l'écope 11 comporte à sa partie supérieure une ouverture 13 qui est reliée par un conduit 14 à au moins une fente 15 ménagée dans le passage de roue 6. De préférence, le fond 11 a de l'écope 11 présente un profil longitudinal arrondi et cette écope 11 a une longueur comprise entre 10 et 60 cm. La fente 15 est de préférence disposée sur le bord extérieur 6a du passage de roue 6, ainsi que représenté à la Fig. 3 et cette fente 15 s'étend sensiblement du bord inférieur de ce passage de roue jusqu'au sommet dudit passage de roue 6. Selon une variante, plusieurs fentes 15 peuvent être disposées les unes parallèlement aux autres et qui sont reliées à l'entrée 12 de l'écope 11 par le conduit 14. Ce conduit 14 se rétrécie de l'entrée 12 vers la fente 15 et converge vers ladite fente 15, ainsi que montré à la Fig. 1. L'écope 11 placée devant chaque roue arrière 4 permet de récupérer de l'air là où la pression est importante ce qui permet d'obtenir un débit important lorsque le véhicule roule à haute vitesse. Ce flux d'air est dirigé vers le passage de roue 6 correspondant à l'aide du conduit 14 et ce flux d'air ressort par la fente 15 ménagée dans le passage de roue 6 de façon à former un rideau d'air vertical représenté sur les Figs. 2 et 3 par les flèches "f". Ce flux d'air "f" protège la roue arrière 4 de l'impact de l'air incident permettant ainsi de créer une bavette fluide, c'est à dire une protection fluide devant la roue arrière 4 et un carénage fluide, c'est à dire une protection fluide du passage de roue 6. La création de ce carénage fluide a pour but d'empêcher l'air circulant autour du véhicule de s'engouffrer dans le passage de roue 6 correspondant et d'éviter ainsi la création d'importantes zones de recirculation et d'écoulement complexes pénalisant pour la traînée et la portance du véhicule. De plus, la présence de l'écope 11 devant la roue arrière 5 permet de protéger cette roue de l'impact de l'air incident et donc de réduire les régions de décollement autour de l'avant de cette roue arrière 4. De préférence, le rapport entre la section Ae de l'entrée 12 de l'écope 11 et la section As de la fente 15 est compris entre 0,1 et 3. De ce fait, la vitesse du flux d'air ainsi créée est inférieure ou égale à la vitesse de l'air autour du véhicule ce qui assure une bonne efficacité de ce dispositif. Selon un premier mode de réalisation, l'écope 11 est fixe au- dessous du soubassement 7 du véhicule. Selon un deuxième mode de réalisation, l'écope 11 est déplaçable entre une position escamotée intégrée au soubassement 7 et une position déployée fixe dépassant au-dessous de ce soubassement 7. Le déplacement de l'écope 11 entre ces deux positions est actionné par au moins un organe de commande de type classique, non représenté, 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 du véhicule automobile. Selon un troisième mode de réalisation, la hauteur de dépassement de l'écope 11 dans sa position déployée au-dessous du soubassement 7 est variable et pilotée par au moins un organe de commande de type classique, non représenté, 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 de ce véhicule automobile. Selon une autre variante, la fente 15 de sortie d'air est fixe et la direction du rideau d'air est constante quelles que soient les conditions extérieures, comme par exemple la vitesse du véhicule automobile. Selon encore une autre variante, la fente 15 de sortie d'air est mobile ce qui permet de piloter la direction du rideau d'air en fonction des conditions extérieures. A titre d'exemple, la direction de ce rideau d'air peut être pilotée par des moyens appropriés de type classique, par exemple par un capteur, non représenté, d'assiette et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse. Le dispositif selon l'invention s'applique à un véhicule automobile qu'il soit monospace, bi-corps ou tri-corps 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. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend en amont d'un passage de roue (5, 6) d'au moins une roue arrière (3, 4) du véhicule, une écope (11) disposée au-dessous du soubassement (7) et comportant une entrée (12) dirigée vers l'avant du véhicule, ladite écope (11) étant reliée par un conduit (14) à au moins une fente (15) ménagée dans ledit passage de roue (6) devant la roue arrière (3, 4) pour créer un rideau d'air vertical empêchant l'écoulement extérieur de s'engouffrer dans ce passage de roue (6). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écope (11) est fixe au-dessous du soubassement (7) du véhicule. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écope (11) est déplaçable entre une position escamotée intégrée au soubassement (7) du véhicule et une position déployée fixe dépassant au- dessous dudit soubassement (7), le déplacement de cette écope (11) 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 automobile. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écope (11) est déplaçable entre une position escamotée intégrée au soubassement (7) du véhicule et une position déployée dépassant au-dessous dudit soubassement (7), la hauteur du dépassement de l'écope (11) 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 frottement implanté sur la carrosserie (2) du véhicule. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section de l'entrée d'air (12) de l'écope (11) 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. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport entre la section de l'entrée d'air (12) de l'écope (11) et la section de la fente (15) est compris entre 0,1 et 3. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 5 caractérisé en ce que le fond (11a) de l'écope (11) présente un profil longitudinal arrondi. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'écope (11) a une longueur comprise entre 10 et 60 cm. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite fente (15) de sortie d'air est fixe et la direction du rideau d'air est constante. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite fente (15) de sortie d'air est mobile pour piloter la direction du rideau d'air en fonction d'informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse implanté sur la carrosserie du véhicule automobile. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite fente (15) est disposée sur le bord extérieur du passage de roue (6). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite fente (15) s'étend sensiblement du bord inférieur du passage de roue (6) jusqu'au sommet dudit passage de roue (6) . 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le conduit (14) se rétrécie de l'entrée (12) vers la fente (15) 25 et converge vers ladite fente (15). 14. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.