Brevet FR2886613A1 — publié le 20061208

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 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. 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. 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, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une ligne de portions de cylindre disposée au moins en amont ou au niveau ou en aval d'au moins ladite zone tourbillonnaire et portée par une cassette indépendante destinée à être intégrée dans ledit élément de carrosserie et comportant un ensemble de commande du déplacement de la ligne de portion de cylindre dans une direction sensiblement normale audit élément de carrosserie entre une position escamotée et une position déployée pour réduire la traînée et la portance de ce véhicule. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la cassette comprend, d'une part, un corps formé de deux parois latérales, parallèles et d'un fond muni de plots de guidage des portions de cylindre et, d'autre part, un couvercle comportant des orifices de section sensiblement complémentaire à la section des portions de cylindre, ledit corps et ledit couvercle déterminant un logement pour l'ensemble de commande, l'ensemble de commande comprend deux coulisseaux parallèles et déplaçables simultanément par glissement chacun sur une paroi latérale au moyen d'un système d'entraînement, chaque coulisseau comportant une série de rampes de guidage parallèles entre elles et inclinées, destinées à coopérer chacune avec un téton d'une portion de cylindre, - chaque rampe est formée par une rainure s'étendant sensiblement du bord inférieur jusqu'au bord supérieur du coulisseau correspondant, - le système d'entraînement comprend une entretoise reliant les coulisseaux et portant un écrou déplaçable en translation sur une vis entraînée en rotation, et - le déplacement des portions de cylindre par les coulisseaux est piloté en fonction des 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 carrosserie du véhicule. L'invention a également pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte 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 pavillon d'un véhicule automobile, avec les portions de cylindre en position déployée, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective analogue à la Fig. 2 avec les portions de cylindre en position escamotée, - la Fig. 4 est une vue schématique en perspective éclatée du dispositif aérodynamique conforme à l'invention, - la Fig. 5 est une vue schématique en perspective du corps d'une cassette du dispositif aérodynamique conforme à l'invention, - la Fig. 6 est une vue schématique en perspective des coulisseaux de l'ensemble de commande du déplacement des portions de cylindre du dispositif aérodynamique conforme à l'invention, - la Fig. 7 est une vue en coupe longitudinale de la cassette du dispositif aérodynamique montrant le système d'entraînement des portions de cylindre, et - les Figs. 8 et 9 sont deux vues en coupe transversale de la cassette montrant respectivement une portion de cylindre en position escamotée et une portion de cylindre en position déployée. 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 éléments de carrosserie qui déterminent des régions de basse pression où ces phénomènes sont particulièrement importants. Ces zones de la carrosserie 2 du véhicule sont par exemple le raccord transversal 3 entre le pavillon 4 et la lunette arrière 5, les montants de baie arrière 6 et le panneau de coffre 7. 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 5 éléments de la carrosserie 2 sont identiques. Le dispositif aérodynamique comprend au moins un système de générateur de vortex composé d'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 par un ensemble de commande 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 portion escamotée, ainsi que représentée à la Fig. 3. Comme cela apparaît plus particulièrement sur la Fig.4, la ligne 10 de portions de cylindre 11 est portée par une cassette 20 indépendante disposée dans un logement 15 de forme complémentaire à cette cassette 20 et ménagée dans l'élément de carrosserie destiné à recevoir ladite cassette 20, comme par exemple le raccord transversal 3 entre le pavillon 4 et la lunette arrière 5. La cassette 20 présente une forme générale parallélépipédique et comporte un corps 21 et un couvercle 22 muni d'orifices 23 de section sensiblement complémentaire à la section des portions de cylindre 11, comme montré à la Fig. 5. Le corps 21 de la cassette 20 est formé de deux parois latérales 24, parallèles et d'un fond 25 muni d'une rangée de plots 26 de guidage des portions de cylindre 11. Les plots 26 espacés à intervalles réguliers s'étendent parallèlement les uns aux autres et sensiblement perpendiculairement au fond 25 du corps 21. Le corps 21 et le couvercle 22, lorsqu'il est placé sur ledit corps 21, déterminent un logement pour un ensemble de commande du déplacement de la ligne 10 de portions de cylindre entre la position escamotée et la position déployée. Cet ensemble de commande désigné par la référence générale 30 est représenté plus particulièrement sur les Figs. 6 à 9 se compose de deux coulisseaux 31 parallèles et déplaçables simultanément par glissement chacun sur une paroi latérale 24 du corps 21 et sur le fond 25 de ce corps 21. A cet effet, le fond 25 du corps 21 comporte, de part et d'autre de la rangée de plots de guidage 26, une gorge longitudinale 27 dans laquelle vient s'appliquer le bord inférieur du coulisseau 31 correspondant. Chaque coulisseau 31 comporte une série de rampes de guidage 32 parallèles entre elles et inclinées. Chaque rampe 32 est formée par une rainure ménagée sur la face du coulisseau 31 opposée à celle en contact avec la paroi latérale 24 du corps 21 et s'étend sensiblement du bord inférieur jusqu'au bord inférieur dudit coulisseau 31 correspondant. Chaque rampe 32 des deux coulisseaux 31 coopère avec un téton 11 a disposé à la partie inférieure d'une portion de cylindre 11. Ainsi et comme représenté sur les Figs. 5 et 6, chaque portion de cylindre 11 est pourvue, à sa partie inférieure, de deux tétons 11 a opposés destinés à coopérer chacun avec une rampe 32 d'un coulisseau 31. Chaque téton 11 a présente un profil adapté aux rampes de guidage 32. Le système d'entraînement simultané des deux coulisseaux 31 comprend, comme montré sur les Figs. 7 et 8, une entretoise 35 qui relie les deux coulisseaux 31 entre eux au moyen de deux pattes 33 solidaires chacune d'un coulisseau 31. Chaque patte 33 est fixée sur l'entretoise 35 au moyen d'une vis 34. L'entretoise 35 porte un écrou 36 déplaçable en translation sur une vis 37 entraînée en rotation par tout moyen approprié, comme par exemple un câble 38 entraîné en rotation par un moteur électrique, non représenté, et relié à la vis 37 par un manchon d'accouplement 39. Le système vis/écrou peut être remplacé par d'autres systèmes mécaniques appropriés et de type connu. L'entraînement en rotation du câble 38 par le moteur électrique provoque également l'entraînement en rotation de la vis 37. L'écrou 36 se déplace donc en translation sur la vis 37 ce qui provoque le glissement des deux coulisseaux 31 par l'intermédiaire de l'entretoise 35 et des pattes 33. Les coulisseaux 31 se déplacent donc simultanément le long des parois latérales 24 du corps 21 provoquant ainsi le déplacement vertical des portions de cylindre 11 au moyen des tétons 11 a qui glissent dans les rampes de guidage 32. En effet, du fait de l'inclinaison de ces rampes 32 et du blocage des portions de cylindre 11 par les plots 26, ces portions de cylindre 11 sont déplacées verticalement entre la position escamotée représentée à la Fig. 8 et la position déployée représentée à la Fig. 9. Le retrait des portions de cylindre 11 de la position déployée vers la position escamotée s'effectue en entraînant en rotation la vis 37 en sens inverse provoquant ainsi le déplacement des deux coulisseaux 31 dans le sens opposé. Le moteur électrique reste alimenté jusqu'à atteindre une butée mécanique ce qui provoque l'arrêt de ce moteur par détection d'une surcharge électrique. La butée de fin de course des potions de cylindre 11 en position déployée se fait par exemple sur un élément souple appelé élément compensatoire d'écrasement permettant aux portions de cylindre 11 d'être en butée sur le couvercle 22 même en cas de dispersion de cotes du fait des tolérances et du jeu nécessaire au fonctionnement du dispositif. Un joint à lèvre ou torique, non représenté, assure l'étanchéité sur le pourtour de la cassette 20 et protège des agressions naturelles extérieures le dispositif. 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 de la ligne 10 de portions de cylindre 11 peut être piloté au moyen de l'ensemble de commande 30 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 déplacés au moyen de l'ensemble de commande 30 entre les positions escamotée et déployée, par exemple, lors d'un freinage d'urgence. L'ensemble de commande 30 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 peut aussi être piloté au moyen de l'ensemble de commande 30 directement par l'utilisateur du véhicule. Cet ensemble de commande 30 est suffisamment robuste pour supporter les efforts aérodynamiques exercés sur les portions de cylindre 11 par l'écoulement de l'air et aussi permettre la réintégration de ces portions de cylindre 11 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. Il 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 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, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une ligne (10) de portions de cylindre (Il) déposée au moins en amont ou au niveau ou en aval d'au moins ladite zone tourbillonnaire et portée par une cassette (20) indépendante destinée à être intégrée dans ledit élément de carrosserie (3, 4, 5, 6, 7) et comportant un ensemble de commande (30) du déplacement de la ligne (10) de portions de cylindre (11) dans une direction sensiblement normale audit élément de carrosserie (3, 4, 5, 6, 7) entre une position escamotée et une position déployée pour réduire la traînée et la portance de ce véhicule. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cassette (20) comprend, d'une part, un corps (21) formé de deux parois latérales (24), parallèles et d'un fond (25) muni de plots de guidage (26) des portions de cylindre (11) et, d'autre part, un couvercle (22) comportant des orifices (23) de section sensiblement complémentaire à la section des portions de cylindre (11), ledit corps (21) et ledit couvercle (22) déterminant un logement pour l'ensemble de commande (30). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble de commande (30) comprend deux coulisseaux (31) parallèles et déplaçables simultanément par glissement chacun sur une paroi latérale (24) au moyen d'un système d'entraînement, chaque coulisseau (31) comportant une série de rampes de guidage (32) parallèles entre elles et inclinées, destinées à coopérer chacune avec un téton (11a) d'une portion de cylindre (11). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque rampe (32) est formée par une rainure s'étendant sensiblement du bord inférieur jusqu'au bord supérieur du coulisseau (31) correspondant. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système d'entraînement comprend une entretoise (36) reliant les coulisseaux (31) et portant un écrou (36) déplaçable en translation sur une vis (37) entraînée en rotation. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le déplacement des portions de cylindre (11) par les coulisseaux (31) est piloté 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 carrosserie (3, 4, 5, 6, 7) du véhicule automobile. 7. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif aérodynamique selon l'une quelconque des revendications précédentes.