Brevet FR2888199A1 — publié le 20070112

Méthode et dispositif de contrôle des structures tourbillonnaires de sillage apparaissant aux parois des véhicules automobiles La présente invention se rapporte à une méthode et à un dispositif de contrôle des structures tourbillonnaires de sillage qui apparaissent aux parois des véhicules automobiles en mouvement dans l'air. Ces structures tourbillonnaires prennent naissance principalement sur les montants latéraux des pare-brises ou sur les parties latérales de lunette arrière et elles sont à l'origine d'une partie de la traînée aérodynamique des véhicules io automobiles. Les custodes ou parties latérales de lunette arrière, par exemple, se raccordent en formant une arrête avec un panneau arrière du véhicule, par exemple un hayon, arrête qui est inclinée vers l'arrière. Ainsi, lorsque le véhicule est en mouvement dans l'air selon un mode de fonctionnement normal, des structures tourbillonnaires apparaissent le long de ladite arrête en regard de la paroi du panneau arrière et elles s'étendent longitudinalement autour d'un axe qui longe le panneau sensiblement dans la direction de l'arrête. Ces structures tourbillonnaires définissent à la paroi du panneau une ligne de décollement et une ligne d'attachement qui s'étendent sensiblement dans la même direction que celle dudit axe et de ladite arrête, l'air en mouvement le long de ladite ligne de décollement s'éloignant alors de ladite paroi du panneau en tournant autour dudit axe pour rejoindre ladite ligne d'attachement. Par arrête on considère aussi, le raccordement de surfaces à faible rayon de courbure. L'arrête peut être située entre les parties latérales ou custode et une lunette arrière d'une berline sans hayon. Généralement, les structures tourbillonnaires convergent de façon sensiblement conique vers le pavillon des véhicules, de sorte que les lignes de décollement et l'attachement convergent elles aussi l'une vers l'autre, sensiblement en un point définit par l'intersection dudit pavillon, de la custode et du hayon arrière ou entourage de lunette arrière. Afin de réduire la contribution de ces structures tourbillonnaires dans la traînée aérodynamique, il a été imaginé de conformer les parois du véhicule notamment pour en réduire les dimensions. Toutefois, outre que les conformations données n'éliminent pas complètement ces structures, elles sont le plus souvent incompatibles avec des considérations esthétiques. Un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est alors de fournir une méthode et un dispositif de contrôle des structures tourbillonnaires qui puissent être mis en oeuvre indépendamment de la conformation des parois du véhicule automobile. Pour atteindre ce but, et selon un premier objet, la présente invention propose une méthode de contrôle des structures tourbillonnaires de sillage, io lesdites structures tourbillonnaires apparaissant aux parois des véhicules automobiles en mouvement par rapport à l'air, lesdites structures tourbillonnaires s'étendant longitudinalement autour d'un axe longitudinal qui longe une paroi et lesdites structures tourbillonnaires définissant à ladite paroi une ligne de décollement dans une zone de décollement de la paroi et une ligne d'attachement dans une zone d'attachement de la paroi, lesdites lignes de décollement et d'attachement s'étendant espacées l'une de l'autre sensiblement dans la même direction que celle de l'axe longitudinal, l'air en mouvement le long de ladite ligne de décollement s'éloignant de ladite zone de décollement en tournant autour dudit axe longitudinal pour rejoindre ladite ligne d'attachement et affluer dans ladite zone d'attachement; selon la méthode on aspire selon l'axe du tourbillon l'air affluant au coeur du tourbillon pour réduire la vitesse longitudinale de l'air en mouvement au coeur du tourbillon de façon à provoquer une déstructuration desdites structures tourbillonnaires, un axe du flux aspiré étant aligné avec l'axe du tourbillon. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre de moyens actifs pour aspirer l'air selon l'axe du tourbillon à l'intérieur du tourbillon. On fait en sorte que l'axe du flux aspiré soit aligné avec l'axe longitudinal au coeur du tourbillon. De la sorte, on diminue la vitesse longitudinale à proximité du coeur du tourbillon, sans changer sa vitesse de rotation. Le tourbillon est déstructuré et sa contribution dans la traînée aérodynamique est considérablement atténuée. Avantageusement, on aspire l'air en fonction de la vitesse du véhicule automobile en mouvement car les structures tourbillonnaires présentent des configurations qui varient en fonction de cette vitesse. Par ailleurs, et de façon avantageuse selon un mode de mise en oeuvre, on aspire de l'air de façon continue. Par ailleurs, et de façon avantageuse selon un mode de mise en oeuvre, on aspire de l'air de façon discontinue. On peut aspirer l'air suivant un débit variable. Selon un autre objet, la présente invention propose un dispositif de io contrôle des structures tourbillonnaires de sillage, lesdites structures tourbillonnaires apparaissant aux parois des véhicules automobiles en mouvement par rapport à l'air, lesdites structures tourbillonnaires s'étendant longitudinalement autour d'un axe longitudinal qui longe une paroi et lesdites structures tourbillonnaires définissant à ladite paroi une ligne de décollement dans une zone de décollement de la paroi et une ligne d'attachement dans une zone d'attachement de la paroi, lesdites lignes de décollement et d'attachement s'étendant espacées l'une de l'autre sensiblement dans la même direction que celle de l'axe longitudinal, l'air en mouvement le long de ladite ligne de décollement s'éloignant de ladite zone de décollement en tournant autour dudit axe longitudinal pour rejoindre ladite ligne d'attachement et affluer dans ladite zone d'attachement; ledit dispositif comprenant des moyens pour aspirer sensiblement à un point situé à l'intersection de l'axe avec une surface de la carrosserie comportant lesdites lignes de d'attachement et de décollement pour réduire la vitesse longitudinale de l'air en mouvement dans le coeur du tourbillon de façon à provoquer une déstructuration desdites structures tourbillonnaires, l'axe du flux aspiré étant aligné avec l'axe du tourbillon. Avantageusement, lesdits moyens pour aspirer l'air comprennent au moins un conduit, ledit conduit présentant, une extrémité d'aspiration qui débouche à travers un orifice pratiqué sensiblement audit point et des moyens d'entraînement de l'air de l'extrémité d'aspiration vers une extrémité de refoulement. Selon un mode de mise en oeuvre, l'orifice forme une fente qui s'étend longitudinalement respectivement le long dudit axe entre les lignes d'attachement et de décollement, ce qui permet de déstructurer le tourbillon en partie ou dans son ensemble. Avantageusement, lesdits moyens d'entraînement de l'air peuvent être adaptés à fonctionner par intermittence ou de manière variable. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins io annexés sur lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique en perspective de trois quarts arrière d'un véhicule automobile, montrant une structure tourbillonnaire; - la Figure 2 est une vue schématique en coupe droite de la structure tourbillonnaire selon le plan II-II illustré sur la Figure 1; - la Figure 3 est une vue schématique en perspective illustrant un dispositif de contrôle des structures tourbillonnaires, conforme à l'invention; - la Figure 4 est une vue schématique de côté illustrant un dispositif de contrôle des structures tourbillonnaires, conforme à l'invention - la Figure 5 est une vue schématique de dessus d'un véhicule automobile, montrant une structure tourbillonnaire; - les Figures 6 et 7 sont deux vues schématiques illustrant un mode d'exécution de l'invention avec des capteurs de pression. La Figure 1 montre schématiquement l'arrière gauche d'un véhicule automobile 10. Il présente de l'avant vers l'arrière, un pavillon 12, formant le toit du véhicule 10, et un panneau arrière 14, tel qu'un hayon, qui le prolonge de façon inclinée. En outre, l'arrière du véhicule présente une paroi latérale 16 ou custode ou encore aile arrière, qui rejoint à la fois le pavillon 12 et le hayon arrière 14 en un point 18, en formant avec le hayon arrière 14 une arrête 20 ou un raccordement à faible rayon de courbure. Dans la description qui va suivre, le panneau arrière est un hayon 14, mais l'invention s'applique également à des véhicules comportant un panneau arrière fixe autour de la lunette arrière, telle qu'une berline tricorps avec une lunette arrière inclinée, par exemple 25 , typiquement entre 12 et 30 . Le véhicule automobile 10 est ici supposé être en mouvement dans l'air dans un sens V de telle sorte que l'air s'écoule aux parois du véhicules automobiles 10, le long du hayon arrière 14, du pavillon 12 et de la custode arrière 16, selon les flèches F. Par ailleurs, l'air s'écoule en formant au moins une structure tourbillonnaire 22 représentée le long de l'arrête 20. Cette structure tourbillonnaire 22 est de forme sensiblement conique, elle présente une base io 24 située à une extrémité du hayon arrière 14 et une pointe 26 située au voisinage du point 18 qui lui, correspond au point l'intersection du pavillon 12, du hayon arrière 14 et de la custode arrière 16. Par ailleurs la structure tourbillonnaire 22 s'étend longitudinalement et tourne globalement autour d'un axe longitudinal 28 qui longe le hayon arrière 14 sensiblement dans la direction de l'arrête 20. On se référera maintenant à la Figure 2 qui illustre en section droite la structure tourbillonnaire 22, laquelle apparaît à la paroi du hayon arrière 14 en longeant l'arrête 20. L'air qui s'écoule le long de la custode arrière 16 quitte alors brusquement la surface de cette custode arrière 16, au niveau de l'arrête 20 selon une ligne de décollement 30, ou A-B, sensiblement confondue avec l'arrête 20; le point A correspondant sensiblement au point 18 et le point B correspondant à une extrémité de l'intersection de la custode arrière 16 et du hayon 14. Ensuite, l'air s'écoule toujours suivant la flèche F en tournant sur lui- même autour de l'axe longitudinal 28 pour former la structure tourbillonnaire 22 le long de cette arrête 20. Cette structure tourbillonnaire 22 définit alors non seulement la ligne de décollement 30 qui s'étend longitudinalement dans une zone de décollement 32, mais aussi une ligne d'attachement 34, ou A-C, où l'air vient rejoindre la paroi du hayon arrière 14 dans une zone d'attachement 36; le point C correspondant à un point du bord inférieur du hayon arrière 14 sensiblement symétrique du point B par rapport à l'axe longitudinale 28. Ces structures tourbillonnaires 22 contribuent à la traînée aérodynamique du véhicule automobile et par conséquent elles diminuent sa capacité de pénétration dans l'air. Le but de l'invention est alors de les déstructurer. Pour ce faire, l'invention vise à provoquer la diminution de la vitesse d'advection de la structure tourbillonnaire 22 selon l'axe 28 au coeur du tourbillon, de manière à ce que le tourbillon soit déstructuré. Dans ce but, on aspire l'air qui afflue dans la zone de rattachement 36, à travers un orifice 38 qui débouche sensiblement sur le point d'intersection 18. . Par exemple, la vitesse de l'air aspiré doit être comprise entre une fois et io deux fois la vitesse d'avancement du véhicule automobile pour provoquer la déstructuration de la structure tourbillonnaire. Elle est par exemple de 1,5 fois la vitesse d'avancement du véhicule. On a représenté sur la Figure 3 à laquelle on se référera à présent, des moyens d'entraînement 46 pour aspirer l'air dans la zone d'attachement 36. Ces moyens d'entraînement 46 sont logés à l'intérieur du véhicule automobile et ils comprennent un conduit en 44, ici représenté au moins partiellement en section droite, et des moyens d'entraînement de l'air 46 montés en travers du conduit 44. Le conduit 44 présente une première branche 47 dont une extrémité d'aspiration 48 débouche à travers l'orifice 38 pratiqué dans la zone d'attachement 36 et une seconde branche 49 dont l'une extrémité de refoulement 50 débouche par exemple sous le véhicule en bas du culot. Les moyens l'entraînement de l'air 46 comprennent une hélice disposée en travers du conduit 44, et qui est susceptible d'être entraînée en rotation au moyen d'un moteur électrique. Ce dernier est adapté à être contrôlé afin de faire varier la vitesse de rotation de l'hélice, et le débit d'air qui traverse les conduits 44, en fonction de la vitesse d'avancement du véhicule automobile. Le sens de rotation de l'hélice est choisi de telle manière que l'air puisse être entraîné de l'extrémité d'aspiration 48 vers l'extrémité de refoulement 50. De la sorte, les débits d'air dans les conduits des moyens d'entraînement d'air 46 sont susceptibles d'être modulés de façon à pouvoir faire varier la vitesse de l'air aspiré. Par ailleurs, dans ce même dernier but, la dimension de l'orifice 38 peut être variable. Grâce à ces caractéristiques, il est possible de moduler la puissance d'aspiration et de refoulement de l'air selon l'arrête 20 et de diminuer la vitesse 5 longitudinale du tourbillon. Selon une autre variante de réalisation de l'invention illustrée aux Figures 6 et 7, un dispositif de contrôle en boucle fermée permet d'adapter les débits d'air dans le conduit à la vitesse et aux conditions de roulage du véhicule automobile. Pour ce faire, une série de capteurs de pression 80 disposée entre io les lignes de décollement 30 et de rattachement 32 précitées en référence à la figure 4, permet d'actionner éventuellement en les ajustant, les moyens d'entraînement d'air 46 pour déstructurer les structures tourbillonnaires longitudinales. En effet, lorsqu'une structure tourbillonnaire apparaît, du fait de la vitesse de rotation, la pression qui règne à l'intérieur et par conséquent qui règne également au niveau des capteurs de pression 80, est inférieure à la pression atmosphérique. De la sorte, il est possible de détecter aisément l'instant d'apparition de cette structure tourbillonnaire. Avantageusement, les débits d'aspiration et de refoulement peuvent être adaptés à l'évolution de conditions extérieures telles que les coups de vent latéral, le croisement entre deux véhicules, le dépassement d'un véhicule ou autres. En pratique, dès qu'une structure tourbillonnaire est détectée, les moyens d'entraînement d'air 46 sont activés progressivement jusqu'à déstructuration de la structure tourbillonnaire qui provoque alors une remontée de pression au niveau des capteurs de pression 80, associée à une remontée de pression sur le panneau arrière, accompagnée d'une réduction de la traînée. Et ainsi, les moyens d'entraînement d'air 46, sont susceptibles d'être stoppés pour être réactivés dès que les capteurs de pression 80 détectent une nouvelle structure tourbillonnaire. Les capteurs sont aussi susceptibles d'être utilisés pour maintenir la déstructuration de la structure tourbillonnaire. De la sorte, les dépenses énergétiques correspondant à l'activation des moyens d'entraînement d'air 46 sont optimisées. De plus, en répartissant les capteurs de pression respectivement dans la zone de décollement 32 et dans la zone d'attachement 36, le long des lignes correspondantes, il est possible de détecter la présence de la structure tourbillonnaire et ainsi d'agir sur les débits d'air et/ou l'orientation de l'extrémité d'aspiration 48 du conduit 44 en conséquence. L'invention a été illustrée en référence à l'intersection arrière gauche de la custode arrière 26 et du hayon arrière 14, mais bien évidemment, des structures tourbillonnaires apparaissent de manière symétrique à l'intersection arrière droite et un dispositif identique, conforme à l'invention y est installé. io En outre, d'autres parois externes d'un véhicule automobile sont susceptibles de générer des structures tourbillonnaires et elles sont alors équipées d'un même dispositif. C'est en particulier le cas de surfaces proches des parties latérales de pare-brise comme les montants de baie où un tel dispositif permet de supprimer les structures tourbillonnaires longitudinales qui contribuent à la traînée aérodynamique et qui génèrent des bruits aérodynamiques préjudiciables au confort des utilisateurs du véhicule. L'axe longitudinal longe la paroi par exemple selon les angles ci-dessous. Dans le mode de réalisation décrit, dans une projection verticale, en vue de côté, l'angle 100 entre l'axe 28 et le plan moyen de la lunette arrière du hayon 14 est sensiblement égal à 8 , typiquement entre 5 et 10 . Dans le mode de réalisation décrit, dans une projection horizontale, en vue de dessus, l'angle 110 entre l'axe 28 et la ligne moyenne de raccordement de la paroi latérale 16 avec la lunette arrière, ici l'arrête 20, est sensiblement égal à 7 , typiquement entre 5 et 10 . Dans le mode de réalisation décrit, dans une projection verticale, en vue de côté, l'angle 120 entre l'axe 28 et une ligne horizontale passant par le raccordement du capot et du pare brise au niveau du montant de pare brise et d'un pied de rétroviseur, est sensiblement égal à 31 , typiquement entre 25 et 40 . Dans le mode de réalisation décrit, dans une projection horizontale, en vue de dessus, l'angle 130 entre l'axe 28 et la ligne moyenne de raccordement de la paroi latérale 16 avec le pare brise, ici sur le montant de pare brise, est sensiblement égal à 6 , typiquement entre 5 et 10 . REVENDICATIONS 1. Méthode de contrôle des structures tourbillonnaires de sillage (22), lesdites structures tourbillonnaires (22) apparaissant aux parois des véhicules automobiles en mouvement par rapport à l'air, lesdites structures tourbillonnaires s'étendant longitudinalement autour d'un axe longitudinal (28) qui longe une paroi et lesdites structures tourbillonnaires définissant à ladite paroi une ligne de décollement (30) dans une zone de décollement (32) de la io paroi et une ligne d'attachement (34) dans une zone d'attachement (36) de la paroi, lesdites lignes de décollement et d'attachement s'étendant espacées l'une de l'autre sensiblement dans la même direction que celle de l'axe longitudinal (28), l'air en mouvement le long de ladite ligne de décollement (30) s'éloignant de ladite zone de décollement (32) en tournant autour dudit axe longitudinal (28) pour rejoindre ladite ligne d'attachement (34) et affluer dans ladite zone d'attachement (36) ; caractérisée en ce qu'on aspire selon l'axe (28) du tourbillon l'air affluant au coeur du tourbillon pour réduire la vitesse longitudinale de l'air en mouvement au coeur du tourbillon de façon à provoquer une déstructuration desdites structures tourbillonnaires (22), l'axe du flux aspiré étant aligné avec l'axe du tourbillon. 2. Méthode de contrôle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on aspire l'air en fonction de la vitesse du véhicule automobile en mouvement. 3. Méthode de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce qu'on aspire de l'air de façon discontinue 4. Méthode de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'on aspire l'air suivant un débit variable. 5. Méthode de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'on aspire l'air de façon continue. 6. Dispositif de contrôle des structures tourbillonnaires de sillage (22), lesdites structures tourbillonnaires (22) apparaissant aux parois des véhicules automobiles en mouvement par rapport à l'air, lesdites structures tourbillonnaires s'étendant longitudinalement autour d'un axe longitudinal (28) qui longe une paroi et lesdites structures tourbillonnaires définissant à ladite paroi une ligne de décollement (30) dans une zone de décollement (32) de la paroi et une ligne d'attachement (34) dans une zone d'attachement (36) de la paroi, lesdites lignes de décollement et d'attachement s'étendant espacées l'une de l'autre sensiblement dans la même direction que celle de l'axe longitudinal (28), l'air en mouvement le long de ladite ligne de décollement (30) s'éloignant de ladite zone de décollement (32) en tournant autour dudit axe io longitudinal (28) pour rejoindre ladite ligne d'attachement (34) et affluer dans ladite zone d'attachement (36) ; caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens pour aspirer (42) sensiblement à un point (18) situé à l'intersection de l'axe (28) avec une surface de la carrosserie (14) comportant lesdites lignes d'attachement (34) et de décollement (30) pour réduire la vitesse longitudinale de l'air en mouvement dans le coeur du tourbillon de façon à provoquer une déstructuration desdites structures tourbillonnaires (22), l'axe du flux aspiré étant aligné avec l'axe du tourbillon. 7. Dispositif de contrôle selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens pour aspirer l'air comprennent au moins un conduit (44), ledit conduit présentant, une extrémité d'aspiration (48) qui débouche à travers un orifice (38) pratiqué sensiblement audit point et des moyens d'entraînement de l'air (46) de l'extrémité d'aspiration (48) vers une extrémité de refoulement (50). 8. Dispositif de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit orifice (38) est une fente qui s'étend longitudinalement respectivement le long dudit axe (28) entre lesdites lignes d'attachement (34) et de décollement (30). 9. Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement de l'air sont adaptés à fonctionner de manière variable. 10. Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement de l'air sont adaptés à fonctionner par intermittence.