Brevet FR2920740A1 — publié le 20090313

-1- La présente invention concerne le domaine technique des systèmes aérodynamiques pour véhicule automobile. On connaît déjà un tel système visant à faciliter l'écoulement de l'air à proximité des pièces de carrosserie du véhicule, plus précisément à éviter les turbulences qui engendrent une perte d'énergie et donc une augmentation de la consommation d'énergie du véhicule. On sait que ces turbulences peuvent être générées dans des zones de décollement en aval des ruptures d'incidence de pièces de carrosserie du véhicule, ces ruptures étant également appelées bords de fuite. Ces zones dites tourbillonnaires correspondent à des zones dans lesquelles une dépression se crée lorsque le véhicule roule. De telles zones se trouvent par exemple en aval de l'extrémité supérieure arrière du véhicule, formée par le raccord transversal entre le pavillon et le haut du hayon, ou encore au voisinage des montants de baie arrière. Pour améliorer l'écoulement d'air dans ces zones tourbillonnaires à l'arrière du véhicule, on cherche, comme par exemple dans le document FR 2 575 127, à affiner ou prolonger ces bords de fuite, en adaptant la forme du hayon ou du pavillon. Toutefois, de tels aménagements ne font pas disparaître totalement les turbulences, et peuvent être relativement contraignants du point de vue esthétique. L'invention a notamment pour but de proposer un système aérodynamique pour véhicule automobile permettant au moins de réduire les turbulences, voire de les annuler, tout en préservant l'aspect esthétique du véhicule. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif aérodynamique pour véhicule automobile comprenant un logement de réception pour des moyens d'aspiration d'air, le logement étant délimité par au moins une paroi constituant une partie de la carrosserie du véhicule, paroi comprenant une zone avant de glissement de couches d'air et une zone arrière de décollement de ces couches d'air lors du déplacement du véhicule automobile, ledit logement comprenant une fente d'aspiration d'air ménagée dans la zone avant de glissement, légèrement en amont de la zone arrière de décollement. Les deux zones de la paroi se rejoignent soit par une arête marquant un changement brutal d'incidence soit en suivant un profil arrondi avec un changement progressif d'incidence. Ainsi, le dispositif aérodynamique permet de réduire le décollement de la couche limite au niveau notamment de la partie arrière du véhicule automobile, par aspiration d'une partie du flux d'air légèrement en amont de la zone de décollement des couches d'air. Les lignes de courant de flux d'air suivent mieux le profil des surfaces arrière du -2- véhicule automobile en limitant l'apparition de zones de dépression dans lesquelles se forment des tourbillons. Un des avantages de l'invention est de réduire les forces aérodynamiques s'opposant au déplacement du véhicule automobile et ainsi de réduire considérablement la consommation d'énergie du véhicule automobile. Par ailleurs, en évitant la formation de tourbillons ascendants risquant d'entraîner dans leur mouvement les particules et poussières, ce dispositif permet de limiter les salissures sur le hayon arrière du véhicule et plus particulièrement sur la vitre arrière. De préférence, le dispositif comprend un déflecteur arrière du véhicule automobile tel qu'un becquet formé dans la paroi du logement, de manière à améliorer en plus le profil aérodynamique du véhicule automobile. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, la partie de la carrosserie appartient à un toit du véhicule automobile ou à un hayon du véhicule automobile. Un dispositif selon l'invention pourra comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques selon lesquelles : - le logement comprend encore une fente de refoulement d'air ; - la fente de refoulement d'air débouche à l'extérieur de l'habitacle, en particulier sur une vitre arrière, ou à l'intérieur de l'habitacle ; - la fente de refoulement s'étend parallèlement à la fente d'aspiration et est positionnée en-dessous de la fente d'aspiration. L'invention a encore pour objet un système aérodynamique pour véhicule automobile, comprenant un logement de réception pour des moyens d'aspiration d'air selon l'invention et des moyens d'aspiration d'air reçus dans le logement de réception. De préférence, les moyens d'aspiration comprennent un ventilateur tangentiel, c'est- à-dire un ventilateur dans lequel un rotor entraîne un flux d'air tangentiellement dans une chambre sensiblement cylindrique. L'invention a enfin pour objet : - un hayon pour véhicule automobile, comprenant un dispositif aérodynamique pour véhicule automobile selon l'invention ; - un becquet pour véhicule automobile, comprenant un dispositif aérodynamique pour véhicule automobile selon l'invention ; - un véhicule automobile, comprenant un dispositif selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une caisse d'un véhicule automobile ; -3- - la figure 2 représente une vue partielle en perspective d'une partie arrière du véhicule automobile de la figure 1, comprenant un système aérodynamique selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente les lignes de flux d'air à proximité de la partie arrière de la figure 2 comprenant un système selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente les lignes de flux d'air à proximité d'une partie arrière telle que celle de la figure 2 mais ne comprenant pas le système selon la figure 3 ; - la figure 5 représente une vue en coupe agrandie du système aérodynamique de la figure 2. On a représenté, sur la figure 1, une caisse d'un véhicule automobile désignée par la référence générale 10. La caisse 10 comprend une ouverture 11 débouchant à la fois vers l'arrière et vers le haut. Cette ouverture 11 est obturée par un ouvrant 12, également désigné hayon, dont la géométrie d'ensemble forme globalement deux plans, à savoir, un plan arrière incliné 14, qui obture l'arrière de la caisse 10, et un plan supérieur horizontal 18, qui prolonge le toit 13. Les orientations ainsi précisées des plans 14 et 18 correspondent à la position fermée du hayon 12. Le hayon 12 est articulé sur le toit 13. Les deux plans 14 et 18 forment entre eux un angle à l'emplacement duquel le hayon 12 comporte un becquet arrière 20. Comme on le voit sur la figure 5, le becquet 20 consiste en une paroi 31 constituant une partie de la carrosserie, la paroi 31 comprenant une zone avant 32 de glissement de couches d'air et une zone arrière 30 de décollement des couches d'air. La zone avant 32 de la paroi 31 appartient au plan supérieur 18. Elle est plane et prolonge le toit 13 vers l'arrière, au-delà de la vitre arrière 14 du hayon 12. L'autre zone arrière 30 appartient au plan arrière 14. La zone arrière 30 de la paroi 31 forme un décrochement pour rejoindre l'extrémité arrière en porte-à-faux de la zone 32 de la paroi 31, en partant de la vitre arrière 14. Les deux zones 30 et 32 de la paroi 31 se rejoignent en une arête marquant un changement d'incidence de la carrosserie. Le véhicule comprend un système aérodynamique 22 constitué par un dispositif aérodynamique 24 et par des moyens d'aspiration 28. Le dispositif aérodynamique 24 comprend un logement 26 de réception des moyens 28 d'aspiration d'air. Le logement 26 est délimité par la paroi 31 du becquet 20 comprenant la zone arrière 30 et la zone avant 32 et par une pièce de doublure de toit 33 formant, par exemple, un élément d'habillage intérieur de l'habitacle du véhicule. -4- Par ailleurs, le logement 26 comprend une fente 36 d'aspiration d'air ménagée dans la zone avant 32 de glissement de couches d'air légèrement en amont de la zone arrière 30 de décollement des couches d'air. Les moyens d'aspiration d'air 28 comprennent un ventilateur tangentiel 29 alimenté en courant électrique par un moteur électrique classique non représenté. Le ventilateur 29 comprend des pales 35 longitudinales à section incurvée (avec une face convexe et une face concave) orientées symétriquement par symétrie axiale par rapport à un axe 41 parallèle à la fente d'aspiration 36. L'ensemble forme un rotor 34 d'axe 41 qui est entraîné en rotation de manière à ce que chaque pale 35 avance en direction de sa face concave. Le rotor 34 est destiné à tourner dans une chambre cylindrique 40 d'axe parallèle à celui 41 du rotor, mais décalé, de sorte que le rotor est excentré dans la chambre. La rotation du rotor permet d'entraîner de l'air tangentiellement, en l'aspirant par la fente d'aspiration, en le comprimant dans la chambre du fait de l'excentricité du rotor et en le refoulant par une sortie qui est, dans cet exemple, une fente de refoulement 38 formée dans la paroi 31. Dans l'exemple décrit, la fente de refoulement 38 débouche à l'extérieur de l'habitacle sur la vitre arrière 14 du hayon. Dans une variante non représentée, la fente de refoulement d'air 38 débouche à l'intérieur de l'habitacle. Cette variante est avantageuse en ce que l'introduction d'air à l'arrière de l'habitacle peut constituer une amélioration du confort des passagers arrière, notamment si le flux d'air est chauffé ou refroidi selon le besoin. Le système de ventilation de l'habitacle peut ainsi être efficacement complété, voire remplacé pour ce qui concerne les places arrière, ce qui peut permettre de réduire sa puissance et donc sa consommation d'énergie. Sur la figure 2, on voit que la fente de refoulement 38 s'étend parallèlement à la fente d'aspiration 36 et est positionnée en-dessous de la fente d'aspiration 36. Nous allons décrire ci-dessous les principaux aspects de fonctionnement d'un véhicule automobile comprenant un système aérodynamique selon l'invention. Sur la figure 4, on a représenté un véhicule automobile ne comprenant pas de système aérodynamique selon l'invention. Comme on peut le voir sur cette figure, lors du déplacement du véhicule, des lignes d'écoulement de flux d'air en provenance du toit, des côtés et du dessous du véhicule, tourbillonnent à l'arrière et s'opposent au déplacement du véhicule. Le changement d'incidence marqué par l'angle formé entre les deux plans 18 et 14 a pour effet, comme cela est visible sur la figure 4, de décoller la ligne d'écoulement de flux d'air au-dessus du toit du véhicule, cette ligne étant appelée également couche limite, de sorte que cette ligne d'écoulement ne suit pas le profil arrière du véhicule. -5- Le décollement ou décrochement de la couche limite est à l'origine d'une zone 42 de dépression importante derrière le véhicule automobile. Ainsi, plus le sillage arrière de l'écoulement est grand, plus la zone de dépression 42 est grande et plus la force aérodynamique s'opposant au déplacement du véhicule automobile est grande. Cette dépression a pour effet d'entraîner les lignes de flux d'air en formant des tourbillons. Les tourbillons augmentent encore la résistance à l'avancement du véhicule mais également, peuvent entraîner avec eux les particules et poussières évacuées notamment avec les gaz d'échappement en salissant la partie arrière de carrosserie voire la vitre arrière 14 du véhicule automobile. La figure 3 représente les lignes d'écoulement du flux d'air sur la partie arrière d'un véhicule automobile comprenant un système aérodynamique selon l'invention. Les moyens 28 aspirent une partie du flux d'air arrière du véhicule automobile, dans la zone de glissement 32 des couches d'air et légèrement en amont de la zone de décollement 30 de ces couches d'air de sorte que les lignes d'écoulement de flux d'air se recollent plus vite, et suivent mieux le profil arrière du véhicule automobile, en limitant ainsi considérablement les zones de dépression. Des expériences menées sur différents modèles de véhicule automobile permettent de démontrer les réductions considérables de la consommation en énergie. Ainsi, l'installation d'un système aérodynamique dans un véhicule automobile a permis : - de réduire de 5 à 7% le coefficient de traînée aérodynamique (correspondant à la mesure de la résistance aérodynamique du véhicule automobile en cas de déplacement avant exprimée comme une fonction de sa surface frontale et de la vitesse de déplacement) selon les modèles ; -d'économiser plus de 0,8 litre d'essence par 100 kilomètres parcourus ; -de réduire de 15 grammes l'émission de gaz carbonique par kilomètre parcouru selon les modèles. Bien entendu, on pourra apporter aux modes de réalisation décrits de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, le dispositif aérodynamique peut être installé dans d'autres parties du véhicule automobile telles que notamment le toit. REVENDICATIONS 1. Dispositif (24) aérodynamique pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un logement (26) de réception pour des moyens (28) d'aspiration d'air, le logement (26) étant délimité par au moins une paroi (31) constituant une partie de la carrosserie du véhicule, paroi (31) comprenant une zone avant (32) de glissement de couches d'air et une zone arrière (30) de décollement de ces couches d'air lors du déplacement du véhicule automobile, ledit logement (26) comprenant une fente (36) d'aspiration d'air ménagée dans la zone avant de glissement (32), légèrement en amont de la zone arrière de décollement (30). 2. Dispositif (24) selon la revendication 1, comprenant un déflecteur arrière (20) du véhicule automobile, tel qu'un becquet, formé dans la paroi (31) du logement (26). 3. Dispositif (24) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la partie de la carrosserie appartient à un toit du véhicule automobile ou à un hayon (12) du véhicule automobile. 4. Dispositif (24) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le logement (26) comprend encore une fente de refoulement d'air (38). 5. Dispositif (24) selon la revendication 4, dans lequel la fente de refoulement d'air (38) débouche à l'extérieur de l'habitacle, en particulier sur une vitre arrière, ou à l'intérieur de l'habitacle. 6. Dispositif (24) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la fente de refoulement (38) s'étend parallèlement à la fente d'aspiration (36) et est positionnée en-dessous de la fente d'aspiration (36). 7. Système aérodynamique (22) pour véhicule automobile, caractérisé en qu'il comprend un logement (26) de réception pour des moyens (28) d'aspiration d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et des moyens d'aspiration d'air (28) reçus dans le logement de réception (26). 8. Système (22) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens d'aspiration d'air (28) comprennent un ventilateur tangentiel (29). 9. Hayon (12) pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif aérodynamique (24) pour véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Becquet (20) pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif aérodynamique (24) pour véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes.-7- 11. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes.