Brevet FR2893903A1 — publié le 20070601

Ensemble de contrôle des écoulements d'air autour d'un véhicule automobile La présente invention se rapporte à un ensemble de contrôle des écoulements d'air autour d'un véhicule automobile en mouvement. Les véhicules automobiles comprennent une carrosserie qui définit une paroi externe et qui recouvre un habitacle qu'elle isole vis-à-vis de l'extérieur. io Les véhicules automobiles en mouvement dans l'air y sont freinés par ce même air qui exerce sur eux des forces de frottement et de pression, ce qui accroît par nature la consommation en énergie des véhicules. Plus particulièrement, lorsqu'un véhicule automobile se déplace dans l'air, il apparaît une traînée aérodynamique qui résulte is essentiellement d'une traînée de pression et qui freine d'autant plus le véhicule que cette traînée est importante. Il est donc essentiel, non seulement pour réduire la consommation énergétique des véhicules, mais aussi pour assurer une meilleure stabilité, de réduire cette traînée aérodynamique. Et pour ce faire, il est 20 alors nécessaire de réduire les efforts de pression et de frottement à la paroi. Il a ainsi été imaginé, de ménager des orifices de succion dans les parois de la carrosserie du véhicule automobile, afin d'aspirer l'air qui s'y écoule lorsque le véhicule est en mouvement. De la sorte, on réduit 25 substantiellement la traînée aérodynamique du véhicule, sans qu'il soit nécessaire d'apporter des modifications à la forme de la carrosserie. On pourra se référer notamment au document US 6 068 328, lequel décrit une telle mise en oeuvre. Toutefois, l'air ainsi aspiré à l'intérieur du véhicule doit 30 nécessairement être refoulé vers l'extérieur, ce qui peut provoquer dans certains cas l'effet inverse à celui qui est recherché et par conséquent, freiner le véhicule. 2 2893903 Un problème qui se pose alors et que vise à résoudre la présente invention, est de fournir un ensemble de contrôle des écoulements d'air autour d'un véhicule automobile qui non seulement permette de réduire la traînée aérodynamique, mais aussi qui parallèlement ne provoque pas le 5 freinage dudit véhicule. Pour atteindre ce but, la présente invention propose un ensemble de contrôle des écoulements d'air autour d'un véhicule automobile en mouvement, ledit véhicule automobile comprenant une carrosserie et un habitacle, ladite carrosserie définissant une paroi externe et ledit habitacle io étant isolé de l'extérieur par ladite carrosserie, ladite carrosserie comprenant des orifices de succion et ledit véhicule automobile comprenant en outre des moyens d'aspiration reliés auxdits orifices de succion pour aspirer l'air qui s'écoule aux parois de façon à réduire la traînée aérodynamique dudit véhicule automobile, selon l'invention, 15 l'ensemble de contrôle comprend en outre un dispositif de climatisation situé à l'intérieur dudit habitacle, ledit dispositif de climatisation comprenant des moyens de traitement d'air, et lesdits moyens d'aspiration sont reliés audit dispositif de climatisation de façon à alimenter ledit dispositif de climatisation avec de l'air aspiré aux parois dudit véhicule 20 automobile. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans le refoulement de l'air aspiré aux parois du véhicule automobile en mouvement, vers le dispositif de climatisation du véhicule qui usuellement, doit puiser de l'air à l'extérieur à travers des ouvertures ou des écopes ménagées dans la 25 carrosserie. De la sorte, l'air aspiré n'est pas directement rejeté vers l'extérieur mais diffusé dans l'habitacle du véhicule par l'intermédiaire du dispositif de climatisation. Ensuite, l'air se dissipe à travers les multiples espaces des pièces en contact du véhicule puis s'échappe vers l'extérieur sans pour autant freiner le véhicule. 30 En conséquence, non seulement on ne refoule pas directement l'air aspiré aux parois du véhicule mais au surplus, il n'est nul besoin d'aspirer de l'air à extérieur pour alimenter spécifiquement le dispositif de 3 2893903 climatisation. Cette dernière opération étant également susceptible de perturber l'écoulement d'air aux parois et donc de freiner le véhicule ou de le déstabiliser. En outre, il n'est nul besoin non plus de modifier la forme de la carrosserie. De plus, l'aspiration d'air à l'extérieur, spécifiquement 5 pour alimenter le dispositif de climatisation et qui représentait alors un coût énergétique en tant que tel, n'a plus lieu d'être puisqu'elle est maintenant couplée aux moyens d'aspiration des orifices de succion. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, ladite carrosserie présente une partie avant et une partie io arrière, ledit véhicule automobile étant destiné à être entraîné dans un sens orienté de ladite partie arrière vers ladite partie avant, et lesdits orifices de succion sont situés dans ladite partie arrière. De la sorte, la traînée aérodynamique qui est essentiellement due au décollement des filets d'air à la paroi du véhicule et aux structures tourbillonnaires qu'il 15 engendre, est notoirement réduite, car en effet, ces décollements sont décalés vers l'arrière du véhicule lorsqu'il se déplace normalement,. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite partie arrière présente une portion sensiblement horizontale et une portion sensiblement verticale, séparées l'une de l'autre par une portion inclinée, 20 et lesdits orifices de succion sont situés dans ladite portion inclinée de façon à aspirer les écoulements d'air qui se décollent de la carrosserie, entre la portion sensiblement horizontale et la portion inclinée et de créer également une dépression permettant de plaquer les filets d'air le long de la carrosserie et de réduire ainsi fortement la traînée aérodynamique. 25 Avantageusement, ladite portion inclinée présente une surface de forme courbée, concave ou convexe, de façon à décaler le décollement des écoulements d'air précités plus vers l'arrière du véhicule. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, lesdits moyens d'aspiration comprennent des buses d'entrée d'air situées sous 30 ladite carrosserie et respectivement orientées sensiblement perpendiculairement auxdites parois. En outre, de façon préférentielle, lesdits moyens d'aspiration comportent au moins un ventilateur 4 2893903 comprenant au moins une hélice logée dans un carénage afin d'augmenter son rendement. Avantageusement, l'ensemble de contrôle conforme à l'invention comprend un conduit d'évacuation secondaire, éventuellement équipé 5 d'un dispositif de soufflage, destiné à évacuer l'air aspiré à l'extérieur de ladite carrosserie sans pour autant accroître la traînée aérodynamique. Par ailleurs, ledit véhicule automobile comprenant un plancher délimitant la partie inférieure dudit habitacle, ledit dispositif de climatisation est situé avantageusement sous ledit plancher, ce qui io permet de relier aisément le dispositif de climatisation et les moyens d'aspiration qui eux sont logés vers l'arrière du véhicule automobile. Selon encore un autre mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, lesdits orifices de succion sont formés de fentes pratiquées dans ladite carrosserie pour aspirer de grandes quantités d'air. Et 15 avantageusement, lesdites fentes sont orientées horizontalement et/ou verticalement. Les fentes sont situées le long des arêtes s'il en existe, de manière à aspirer les écoulements d'air dès qu'ils décollent des parois. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers 20 de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en perspective d'un véhicule automobile conforme à l'invention selon un premier mode de mise en oeuvre ; 25 - la Figure 2 est une vue schématique en coupe droite longitudinale d'un véhicule automobile conforme à l'invention selon un second mode de mise en oeuvre ; - la Figure 3 est une vue schématique en perspective d'un élément de détail des véhicules illustrés aux Figures 1 et 2 ; 30 - les Figures 4A, 4B et 4C illustrent en coupe droite l'élément de détail tel qu'illustré à la figure 3, selon trois variantes différentes. La Figure 1 montre un véhicule automobile 10 représenté en vue arrière et en perspective, et qui est destiné à se mouvoir en avant selon la direction V. Le véhicule automobile 10 présente une carrosserie 12 qui elle comporte une partie avant 14 et une partie arrière 16. En outre, la carrosserie 12 entoure complètement un habitacle 18 dans lequel, sont installés un poste de conduite et des sièges pour les passagers. Par ailleurs, la partie avant 14 abrite les moyens de motorisation du véhicule automobile 10 alors que la partie arrière 16 comporte un logement formant un coffre. Cette partie arrière 16 de la carrosserie 12 présente une première portion sensiblement horizontale 20 d'un pavillon 22 et une seconde portion sensiblement verticale 24 se terminant par un bas de caisse 26, les deux portions étant séparées l'une de l'autre par une lunette arrière 28 sensiblement plane comprenant un panneau vitré et qui forme avec les deux portions, deux arêtes en saillie 27, 29. De chaque côté, la partie arrière 16 présente deux panneaux latéraux arrières, 30, 32 dénommés également custodes. Ainsi, compte tenu de cette géométrie de la carrosserie 12 et en particulier de la partie arrière 16, lorsque le véhicule est en mouvement vers l'avant selon le sens V, l'air s'écoule aux parois des différentes portions, d'abord sensiblement parallèlement au pavillon 22 et aux panneaux latéraux arrières 30, 32 pour ensuite décoller au niveau de la lunette arrière 28 notamment. Ces décollements sont responsables de la traînée aérodynamique du véhicule et par conséquent de sa stabilité dynamique et de sa pénétration dans l'air. II convient donc de retarder ou de décaler le plus possible ces décollements vers l'arrière du véhicule automobile 10 pour réduire l'influence de la traînée aérodynamique. À cet effet, et c'est une caractéristique de l'invention, la partie arrière 16 présente des moyens d'aspiration que l'on va détailler ci-après et qui 30 permettent de retarder le décollement des écoulements d'air aux parois. Ces moyens d'aspiration, comprennent des orifices de succion formés de fentes longitudinales pratiquées dans la partie arrière 16 du véhicule automobile 10. Sur la Figure 1, les orifices de succion comprennent une première fente horizontale 34 pratiquée dans la partie supérieure de la lunette arrière 28 au voisinage de la première portion horizontale 20, et deux fentes latérales 36 et 38 pratiquées dans les panneaux latéraux arrières 30, 32 le long de la lunette arrière 28. Ainsi qu'on l'expliquera ci-après, grâce à des moyens appropriés, l'air qui s'écoule le long de la carrosserie 12 sous forme de filets lorsque le véhicule automobile 10 est en mouvement selon la direction V, tend à être rabattu vers la lunette arrière 28 et décolle plus tard que s'il n'était pas io aspiré. De la sorte, la section du sillage de la partie arrière 16 diminue et par conséquent la traînée aérodynamique également. On détaillera maintenant en référence à la figure 2 des moyens d'aspiration tels que précités, mis en oeuvre dans un autre type de véhicule automobile. 15 On retrouve schématiquement sur cette figure 2, où les éléments équivalents à ceux de la Figure 1 présentent la même référence affectée d'un ` , un véhicule automobile 10', lequel présente également une carrosserie 12'. Cette dernière comprend une partie arrière 16', laquelle présente une portion sensiblement horizontale 20' et une portion 20 sensiblement verticale 24', les deux portions étant séparées l'une de l'autre par une lunette arrière 28', non pas plane mais de forme convexe, qui ne forme pas ici respectivement avec les deux portions 20' et 24' des arêtes en saillie mais des surfaces courbées. Cette lunette arrière 28' comporte ici des orifices de succion 34' 25 formés de fentes horizontales. Toutefois, les fentes peuvent être inclinées, continues ou discontinues, curvilignes ou rectilignes. Les moyens d'aspiration précités comporte des buses d'entrée d'air 40' situés sous la carrosserie 12' que l'on détaillera ci-après, un ventilateur 42' logé dans un carénage permettant d'aspirer l'air à travers les orifices de 30 succion 34' et un dispositif de climatisation 44' situé sous un plancher 46' du véhicule automobile 10', le ventilateur 42' étant relié au dispositif de climatisation 44' par un conduit 48' pour alimenter en air le dispositif de climatisation 44'. En outre, entre le dispositif de climatisation 44' et le ventilateur 42', une vanne de dérivation 50' permet de refouler l'air aspiré vers l'arrière du véhicule 10' au moyen d'une conduite d'évacuation 52'. De la sorte, le dispositif de climatisation 44' est alimenté par les moyens d'aspiration qui déjà prélève l'air s'écoulant aux parois à l'extérieur pour éviter le décollement des filets d'air. Ainsi, l'ensemble de contrôle conforme à l'invention, procure un double effet, d'une part il permet d'éviter le décollement de certains filets d'air, dû à l'aspiration du dispositif de climatisation 44' à travers des écopes sur les véhicules io usuels, et d'autre part il retarde le décollement d'autres filets d'air grâce à l'aspiration des écoulements d'air aux parois de la lunette arrière 28' ou des panneaux latéraux arrières. Lorsque le dispositif de climatisation 44' n'est pas en mode de fonctionnement, la vanne de dérivation 50' est portée dans une position is permettant d'évacuer tout l'air aspiré à travers les orifices de succion 34' vers l'arrière et au-delà du véhicule 10' au moyen de la conduite d'évacuation 52'. Cette solution permet d'accroître la réduction de traînée en introduisant de la quantité de mouvement en des endroits appropriés de l'arrière du véhicule formant le culot. La vanne de dérivation 50' permet 20 de gérer une partie de l'air qui s'écoule des buses d'entrée d'air 40' vers le dispositif de climatisation 44' et une partie de l'air qui s'écoule vers la conduite d'évacuation 52', dans un mode de fonctionnement particulier dit de fonctionnement mixte. En outre, le ventilateur 42' permet d'aspirer de l'air, au niveau des 25 orifices de succion 34' à une vitesse, sensiblement équivalente à la vitesse de déplacement du véhicule soit, sensiblement 40 m/s en mode normal. Ainsi que le montre la figure 2, lorsque les moyens d'aspiration et d'évacuation ne sont pas en fonctionnement, l'air s'écoule à la paroi du 30 pavillon 20' et décolle au niveau de la lunette arrière 28' en empruntant un premier chemin 54' qui s'écarte du véhicule 10' dès le début de la courbure entre le pavillon 20' et la lunette arrière 28'. En revanche, lorsque le ventilateur 42' fonctionne, les filets d'air tendent à se courber et à épouser la forme de la lunette arrière 28' en empruntant un second chemin 56' plus proche du véhicule 10' et à ne décoller qu'au niveau de la portion verticale 24'. Dans un autre mode de fonctionnement particulier, la vanne de dérivation 50' autorise le passage de l'air des buses d'entrée d'air 40' vers le dispositif de climatisation 44', mais interdit le passage de l'air vers la conduite d'évacuation 52'. Soit le ventilateur 42' fonctionne pour autoriser l'alimentation en air de l'appareil de climatisation 44' ; soit, même à l'arrêt, lo le ventilateur 42' autorise le passage de l'air pour l'appareil de climatisation qui comporte son propre ventilateur d'aspiration. Ou alors, de façon avantageuse lorsque le ventilateur 42' est à l'arrêt, on prévoit un conduit non représenté qui contourne le ventilateur 42' et permet le passage de l'air vers le dispositif de climatisation 44' ; ce conduit étant is fermé lorsque le ventilateur 42' est en fonctionnement. On décrira ci-après en référence aux figures 3 et 4, différents types de buse d'entrée d'air du type de celles précitées. La figure 3 illustre en perspective un caisson d'aspiration 60 surmonté d'un divergent 62 qui se termine par une lèvre 64. Cette 20 dernière est destinée à coïncider respectivement avec les orifices de succion précités 34, 34' constitués de deux fentes débouchant respectivement dans les lunettes arrières 28, 28'. Le caisson d'aspiration 60 est adapté à être raccordé de manière étanche audit carénage du ventilateur 42' précité en référence à la figure 2. 25 Le divergent 62 et le caisson d'aspiration 60 présentent un plan de symétrie P coupant la lèvre 64 en deux, et le divergent 62 est positionné sous la carrosserie 12, 12' de façon que le plan de symétrie P soit sensiblement perpendiculaire à la paroi dans laquelle débouche la lèvre 64. 30 Cette lèvre 64, présente une longueur de l'ordre du mètre et une largeur de l'ordre du millimètre, par exemple 1 m sur 1 mm, soit une ouverture de 1000 mm2. 9 2893903 La figure 4A illustre en section droite un divergent 62a terminé par une lèvre 64a et un caisson d'aspiration 60a tels que représentés sur la figure 3, en forme d'ogive, permettant de ralentir la vitesse des filets d'air aspiré dès qu'il traverse les orifices de succion précités. s Sur la figure 4B montre selon un autre mode de mise en oeuvre, un caisson d'aspiration 60b et un divergent 62b en trompette permettant de conserver la vitesse de l'air aspiré à travers la lèvre 64b. En outre, un tel dispositif permet de positionner plusieurs caissons et divergents les uns contre les autres, pour les relier respectivement à des fentes io sensiblement parallèles. Selon encore un autre mode de mise en oeuvre intermédiaire, illustré à la figure 4C, le divergent 62c présente la forme du divergent 62b illustré à la figure 4B et le caisson d'aspiration 60c, celui du caisson d'aspiration 60a illustré à la figure 4A. 15 En outre, un système de séparation air/eau comprenant un passage à travers des chicanes, est interposé entre le ventilateur 42' et le dispositif de climatisation 44' du véhicule automobile 10' illustré à la figure 2, dans le but de débarrasser l'air aspiré de l'eau qu'elle contient, pour ne fournir au dispositif de climatisation 44' que de l'air relativement sec. 2010 REVENDICATIONS 1. Ensemble de contrôle des écoulements d'air autour d'un véhicule automobile (10, 10') en mouvement, ledit véhicule automobile comprenant une carrosserie (12, 12') et un habitacle (18, 18'), ladite carrosserie définissant une paroi externe et ledit habitacle étant isolé de l'extérieur par ladite carrosserie, ladite carrosserie (12, 12') comprenant des orifices de succion (34, 36, 38, 34') et ledit véhicule automobile (10, Io 10') comprenant en outre des moyens d'aspiration (40', 42') reliés auxdits orifices de succion pour aspirer l'air qui s'écoule aux parois de façon à réduire la traînée aérodynamique dudit véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de climatisation (44') situé à l'intérieur dudit habitacle, ledit dispositif de is climatisation comprenant des moyens de traitement d'air, et en ce que lesdits moyens d'aspiration (40', 42') sont reliés audit dispositif de climatisation (44') de façon à alimenter ledit dispositif de climatisation avec de l'air aspiré aux parois dudit véhicule automobile (10'). 2. Ensemble de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en 20 ce que ladite carrosserie (12, 12') présente une partie avant (14, 14') et une partie arrière (16, 16'), ledit véhicule automobile (10, 10') étant destiné à être entraîné dans un sens (V) orienté de ladite partie arrière vers ladite partie avant, et en ce que lesdits orifices de succion (34, 36, 38, 34') sont situés dans ladite partie arrière (16, 16'). 25 3. Ensemble de contrôle selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie arrière (16, 16') présente une portion sensiblement horizontale (20, 20') et une portion sensiblement verticale (24, 24'), séparées l'une de l'autre par une portion inclinée (28, 28'), et en ce que lesdits orifices de succion (34, 36, 38, 34') sont situés dans ladite portion 30 inclinée (28, 28'). 4. Ensemble de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite portion inclinée (28, 28') présente une surface de forme courbée. 5. Ensemble de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'aspiration comprennent des buses d'entrée d'air (40') situées sous ladite carrosserie (12') et respectivement orientées sensiblement perpendiculairement auxdites parois. 6. Ensemble de contrôle selon l'une quelconque des io revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'aspiration comportent au moins un ventilateur (42'). 7. Ensemble de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit d'évacuation secondaire (52') destiné à évacuer l'air aspiré à l'extérieur de 15 ladite carrosserie (12'). 8. Ensemble de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, ledit véhicule automobile (10') comprenant un plancher (46') délimitant la partie inférieure dudit habitacle (18'), ledit dispositif de climatisation (44') est situé sous ledit plancher. 20 9. Ensemble de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits orifices de succion (34, 36, 38, 34') sont formés de fentes pratiquées dans ladite carrosserie (12,12'). 10. Ensemble de contrôle selon la revendication 9, caractérisé en 25 ce que lesdites fentes sont orientées horizontalement et/ou verticalement.