Brevet FR2878489A1 — publié le 20060602

La présente invention concerne un dispositif de réduction des efforts aérodynamiques et plus particulièrement de la traînée et de la portance aérodynamiques d'un véhicule automobile et également un véhicule automobile équipé d'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 15 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 s le coffre, d'autre part. Les dispositifs classiques sont essentiellement constitués par des becquets, des ailerons ou des déflecteurs placés dans ces zones à l'arrière du véhicule. Le becquet est utilisé le plus souvent pour réduire le coefficient de pénétration dans l'air et les autres systèmes sont plutôt utilisés pour réduire la portance. 10 On connaît également des dispositifs aérodynamiques qui sont constitués par une ou plusieurs ailettes formant au moins un générateur de vortex et disposées dans au moins une zone tourbillonnaire d'au moins un élément de la carrosserie du véhicule automobile. Les ailettes sont le plus souvent déplaçables entre une position escamotée et une position en saillie dans laquelle elles perturbent les structures tourbillonnaires générées autour des éléments de carrosserie du véhicule. Mais, ce type de générateurs de vortex formé par des ailettes a pour inconvénient de présenter une efficacité réduite dans le cas d'un vent latéral et dans le cas d'une incidence non nulle par rapport à l'écoulement de l'air sur la carrosserie du véhicule. De plus, l'intégration de ces ailettes sur les éléments de carrosserie et notamment lorsqu'ils sont en position escamotée, impose des contraintes. L'invention a pour but de proposer un dispositif de réduction des efforts aérodynamiques qui permet d'éviter les inconvénients précédemment mentionnés et qui permet de contrôler de manière efficace les tourbillons longitudinaux et les décollements et d'une manière générale, la structure globale de l'écoulement de l'air sur les éléments de la carrosserie d'un véhicule automobile, tout en permettant d'avoir à la fois l'encombrement minimum et un aspect le plus discret possible. L'invention a donc pour objet un dispositif de réduction des efforts aérodynamiques et plus particulièrement de la traînée et de la portance aérodynamiques d'un véhicule automobile comprenant une carrosserie dont la partie arrière comporte des éléments de carrosserie créant entre eux des zones tourbillonnaires et équipée d'au moins un générateur de vortex, caractérisé en ce que ledit au moins générateur de vortex est formé par une portion de cylindre disposée au moins en amont ou au niveau ou en aval d'au moins ladite zone tourbillonnaire. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - ladite zone tourbillonnaire est déterminée par une arête de jonction formée par au moins un des éléments de carrosserie constitué par les montants de baie avant et/ou arrière, un pavillon et une lunette arrière, un panneau de coffre et chacune des parois latérales, - ledit générateur de vortex est formé par au moins une ligne de portion de cylindre, - la portion de cylindre présente une base circulaire ou une base carrée, - la portion de cylindre présente une hauteur comprise entre 2 et 60 mm et une largeur comprise entre 5 et 50 mm, - la distance entre les milieux des bases des portions de cylindre de ladite ligne est comprise entre 11 et 70 mm, - la portion de cylindre est déplaçable par un ensemble de commande entre une position escamotée au-dessous de l'élément de carrosserie correspondant et une position en saillie par rapport à cet élément de carrosserie, - le déplacement de la portion de cylindre est piloté au moyen de l'ensemble de commande par l'utilisateur, - le déplacement de la portion de cylindre est piloté au moyen de l'ensemble de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur au moins un desdits éléments de la carrosserie du véhicule, - le déplacement de la portion de cylindre est piloté au moyen de l'ensemble de commande lors d'un freinage d'urgence. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif aérodynamique 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 référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective de l'arrière d'un véhicule automobile équipé d'au moins un dispositif aérodynamique conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique à plus grande échelle d'un exemple d'implantation d'un dispositif aérodynamique sur le raccord transversal entre le pavillon et la lunette arrière d'un véhicule automobile, - la Fig. 3 est une vue schématique du raccord transversal de la partie arrière du véhicule automobile avec le dispositif aérodynamique en position escamotée, et - les Figs. 4A et 4B sont deux vues schématiques en perspective de deux modes de réalisation d'un élément du dispositif aérodynamique, 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, comme représentée à la Fig. 1, comporte des régions de basses pressions où ces phénomènes sont particulièrement importants. Ces zones de la carrosserie 2 du véhicule automobile sont par exemple le raccord transversal 3 entre le pavillon 4 et la lunette arrière 5, les 20 montants de baie arrière 6 et le panneau de coffre 7. Ces zones de carrosserie sont aussi par exemple, les parois latérales, les montants de baie avant, le raccord transversal entre le pavillon et le pare-brise, les régions entourant les passages de roues avant et/ou les passages de roues arrière et les régions de soubassement entourant les passages de roues avant et/ou arrière. Ainsi que représenté sur les Figs. 2 et 3, le dispositif aérodynamique selon l'invention est par exemple implanté sur le raccord transversal 3 entre le pavillon 4 et la lunette arrière 5. Les dispositifs aérodynamiques implantés sur d'autres zones des éléments de la carrosserie 2 sont identiques. Le dispositif aérodynamique comprend au moins un système de générateurs de vortex composé d'au moins une portion de cylindre 11. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, le système générateurs de vortex comprend une ligne 10 de portions de cylindre 11 disposée au moins en amont ou au niveau ou en aval de la zone tourbillonnaire correspondante et cette ligne 10 de portions de cylindre 11 est déplaçable entre une position déployée en saillie par rapport au pavillon 4 pour réduire la traînée et la portance de ce véhicule automobile, ainsi que représentée à la Fig. 2, et une position escamotée, ainsi que représentée à la Fig. 3. Le déplacement des portions de cylindre 11 est piloté par un ensemble de commande, non représenté, et chaque portion de cylindre 11 se déplace dans une ouverture 14 de forme conjuguée à la section de ladite portion de cylindre 11 et ménagée dans l'élément de carrosserie correspondant. Selon un premier mode de réalisation représenté à la Fig. 4A, la portion de cylindre 11 présente une base circulaire et selon un second mode de réalisation représenté à la Fig. 4B, la portion de cylindre 11 présente une base carrée. A titre d'exemple, la portion de cylindre 11 présente une hauteur "H" comprise entre 2 et 60 mm et une largeur "I" comprise entre 5 et 50 mm. La distance entre le milieu des bases des portions de cylindre 11 de la ligne 10 est comprise entre 11 et 70 mm. Selon les conditions d'utilisation du véhicule, les portions de cylindre 11 de la ligne 10 peuvent être plus ou moins en saillie par rapport à l'élément de carrosserie 3. A cet effet, le déplacement des portions de cylindre 11 peut être piloté au moyen de l'ensemble de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur au moins un des éléments de la carrosserie 2 du véhicule automobile. Par ailleurs, les portions de cylindre 11 de la ligne 10 peuvent être déplacées au moyen de l'ensemble de commande entre les positions escamotées et en saillie, par exemple, lors d'un freinage d'urgence. L'ensemble de commande est alors activé très rapidement de façon à améliorer la portance arrière du véhicule et à aider le conducteur à garder le contrôle de ce véhicule. Enfin, le déplacement des portions de cylindre 11 de la ligne 10 5 peut aussi être piloté au moyen de l'ensemble de commande directement par l'utilisateur du véhicule. Cet ensemble de commande est suffisamment robuste pour supporter les efforts aérodynamiques exercer sur les portions de cylindre par l'écoulement de l'air et aussi permettre la réintégration de ces portions de cylindre en position escamotée, même lorsque le véhicule roule à haute vitesse. Chaque portion de cylindre 11 perturbatrice d'écoulement présente donc une forme déterminée qui génère des tourbillons en aval de cette portion de cylindre 11 ce qui permet de réduire la traînée et la portance du véhicule automobile, qu'il soit monospace, bicorps ou tricorps. Derrière chaque portion de cylindre 11, il se produit également une zone de recirculation. Ces portions de cylindre 11 perturbent les structures tourbillonnaires générées autour des éléments de carrosserie du véhicule automobile. Ces portions de cylindre présentent une efficacité accrue dans le cas d'un vent latéral et dans le cas d'une incidence non nulle par rapport à l'écoulement de l'air sur les éléments de carrosserie du véhicule automobile. Le dispositif aérodynamique selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être intégré dans des éléments de carrosserie possédant des courbures complexes, tout en ayant un faible encombrement au-dessous de cet élément de carrosserie. II présente aussi un aspect le plus discret possible ce qui ne nuit pas à l'esthétique général du véhicule automobile. Enfin, le dispositif aérodynamique selon l'invention permet donc, par des moyens simples, de réduire la traînée et la portance de ce véhicule, et de ce fait, de diminuer la consommation et d'augmenter la stabilité dudit véhicule, même dans le cas d'un vent latéral. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réduction des efforts aérodynamiques et plus particulièrement de la traînée et de la portance aérodynamiques d'un véhicule automobile, comprenant une carrosserie (2) dont la partie arrière comporte des éléments de carrosserie (3, 4, 5, 6, 7) créant entre eux des zones tourbillonnaires et équipée d'au moins un générateur de vortex, caractérisé en ce que ledit au moins générateur de vortex est formé par une portion de cylindre (Il) disposée au moins en amont ou au niveau ou en aval d'au moins ladite zone tourbillonnaire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone tourbillonnaire est déterminée par une arête de jonction formée par au moins un des éléments de carrosserie constitué par les montants de baie avant et/ou arrière (6), un pavillon (4) et une lunette arrière (5), un panneau de coffre (7) et chacune des parois latérales. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit générateur de vortex est formé par au moins une ligne (10) de portions de cylindre (11). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portion de cylindre (11) présente une base circulaire. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portion de cylindre (11) présente une base carrée. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la portion de cylindre (11) présente une hauteur comprise entre 2 et 60 mm et une largeur comprise entre 5 et 50 mm. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la distance entre le milieu des bases des portions de cylindre (11) de ladite ligne (10) est comprise entre 11 et 70 mm. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la portion de cylindre (11) est déplaçable par un ensemble de commande entre une position escamotée au-dessous de l'élément de carrosserie correspondant et une position en saillie par rapport à cet élément de carrosserie. 15 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le déplacement de la portion de cylindre (11) est piloté au moyen de l'ensemble de commande par l'utilisateur. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le déplacement de la portion de cylindre (11) est piloté au moyen de l'ensemble de commande en fonction d'informations fournies par au moins un capteur de pression et/ou de vitesse et/ou de frottement implanté sur au moins un desdits éléments de la carrosserie du véhicule. 11. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le 10 déplacement de la portion de cylindre (11) est piloté au moyen de l'ensemble de commandes lors d'un freinage d'urgence. 12. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif aérodynamique selon l'une quelconque des revendications précédentes.