Brevet FR3017100A1 — publié le 20150807

VÉHICULE AUTOMOBILE DONT LE SOUBASSEMENT EST ÉQUIPÉ DE MOYENS POUR RÉDUIRE SA TRAÎNÉE AÉRODYNAMIQUE La présente invention concerne un véhicule automobile équipé de moyens pour réduire sa traînée aérodynamique. Pour réduire la traînée due à l'écoulement de l'air sous le soubassement d'un véhicule automobile, le traitement aérodynamique le plus répandu chez les constructeurs consiste à écranter intégralement le soubassement de façon à le lisser et ainsi augmenter les vitesses de l'écoulement en sortie de soubassement. Concernant la réduction de la traînée liée au culot du véhicule, la plupart des stratégies actuelles ciblent la manipulation de l'écoulement d'air sur le pavillon (haut du véhicule) et non la partie basse. A cet effet, on utilise généralement des béquets ou des déflecteurs intégrés aux montants de baie arrière ou aux optiques arrière. Par ailleurs, les brevets ci-après au nom de la demanderesse décrivent différents moyens permettant de contrôler l'écoulement de l'air sous le soubassement de véhicules automobiles. Le brevet PSA FR2856974 décrit un élément de réduction des efforts aérodynamiques et plus particulièrement de la traînée et de la portance aérodynamiques d'un véhicule automobile, qui comprend un aileron (10) s'étendant transversalement à l'axe longitudinal du véhicule et disposé au-dessous du soubassement (3) de ce véhicule en aval de l'essieu arrière (6). Le brevet PSA FR2885343 décrit un système de réduction des efforts aérodynamiques, de la traînée et de la portance aérodynamique d'un véhicule (1) comprenant une carrosserie (2) dont la partie arrière comporte des éléments de carrosserie (20, 21, 22, 23) créant entre eux des zones tourbillonnaires, qui comprend au moins une écope (10) disposée au-dessous du soubassement (3) du véhicule (1) et comportant au moins une entrée (10a) d'aspiration d'air dirigée vers l'avant du véhicule et au moins une sortie (10b) reliée par au moins un conduit (11) à des moyens (30 à 38) de soufflage de cet air aspiré, situé en amont et/ou en aval et/ou au niveau de la zone tourbillonnaire pour contrôler l'écoulement de l'air au niveau de la partie arrière du véhicule (1). L'écope (10) est déplaçable entre une position escamotée et intégrée au soubassement (3) du véhicule (1) et une position déployée fixe dépassant au-dessous du soubassement (3). Le brevet PSA FR2880324 décrit un système aérodynamique pour un véhicule, comprenant un aileron (10) s'étendant transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule et disposé au-dessous du soubassement de ce véhicule, en aval de l'essieu arrière. Le système comprend des moyens de guidage (20) et de commande (50) du déplacement de cet aileron (10) entre une première position extrême escamotée dans le soubassement du véhicule, une seconde position extrême en saillie au-dessous de ce soubassement et au moins une position intermédiaire entre les deux positions extrêmes. Le brevet US4772062 décrit un véhicule comprenant un système aérodynamique, composé d'une lame d'air dont le profil est disposé dans le diffuseur arrière, de sorte qu'une portance négative prend effet à la lame d'air avec une entrée de flux d'air provenant de la section avant du véhicule. Le but de la présente invention est d'apporter des améliorations aux moyens décrits dans les brevets ci-dessus. Ce but est atteint, selon l'invention, grâce à un véhicule automobile équipé de moyens pour réduire sa traînée aérodynamique, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une pluralité de générateurs de vortex fixés sous le soubassement du véhicule pour pouvoir créer, lors du roulage du véhicule, des tourbillons hélicoïdaux d'air dont l'axe est sensiblement parallèle à la direction de l'écoulement de l'air entre le soubassement et le sol. Les tourbillons hélicoïdaux d'air créés par les générateurs de vortex fixés sous le soubassement du véhicule permettent de réduire efficacement la traînée due à l'écoulement de l'air entre le soubassement et le sol. Dans une version préférée de l'invention, chacun desdits générateurs de vortex est agencé pour créer une paire de tourbillons contra-rotatifs. Ces tourbillons contra-rotatifs engendrent un effet de pompage de flux d'air qui accélère la vitesse de circulation de l'air à sa sortie du soubassement, c'est-à- dire à l'arrière de celui-ci. Dans un premier mode de réalisation, chacun desdits générateurs de vortex comprend une paire de lames situées chacune dans un plan vertical et incliné par rapport à la direction d'écoulement de l'air. Ces paires de lames créent chacune du fait de leur inclinaison par rapport à la direction d'écoulement de l'air une paire de tourbillons d'air contra-rotatifs, c'est-à-dire rotatifs en sens inverse l'un par rapport à l'autre. De préférence, les lames de chaque paire sont évasées dans la direction de l'écoulement de l'air et leur hauteur augmente progressivement dans cette direction. Dans un second mode de réalisation, chacun desdits générateurs de vortex est un cylindre dont l'axe est vertical. Dans ce mode de réalisation, chaque cylindre modifie la circulation de l'air sous le soubassement pour créer une zone tourbillonnaire en forme de U dont la base contourne le cylindre et les deux ailes sont constituées chacune par un tourbillon d'air hélicoïdal parallèle à la direction incidente de la circulation d'air. Les deux tourbillons créés sont, comme dans le cas du premier mode de réalisation, contra-rotatifs. Dans chacun des deux modes de réalisation, lesdits générateurs de vortex sont disposés selon plusieurs rangées transversales par rapport à l'axe longitudinal du soubassement. Selon d'autres particularités avantageuses de l'invention : - l'espacement entre les générateurs de vortex de chaque rangée est régulier ; - les rangées de générateurs de vortex sont réparties entre l'avant et l'arrière du soubassement ; - la longueur de chaque lame est comprise entre 100 et 300 mm, la hauteur de chaque lame est comprise entre 10 et 30 mm et l'espacement entre les deux lames de chaque paire est compris entre 10 et 60 mm ; - le diamètre du cylindre constituant chacun des générateurs de vortex est compris entre 5 et 15 mm, la hauteur du cylindre est comprise entre 5 et 40 mm et l'espacement entre les générateurs de vortex est égal à quatre fois le diamètre du cylindre. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore tout au long de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples, non limitatifs : - la figure 1 est une vue schématique illustrant le premier mode de réalisation de l'invention et montrant des générateurs de vortex constitués par des paires de lame, - la figure 2 est une vue en coupe transversale des tourbillons d'air montrés sur la figure 1, - la figure 3 montre le dessous du soubassement d'un véhicule automobile comportant des générateurs de vortex constitués par des cylindres selon le second mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue montrant deux cylindres du mode de réalisation montré sur la figure 3 et les tourbillons d'air créés par ceux-ci. L'invention telle qu'illustrée par les figures 1 à 4 concerne un véhicule automobile équipé de moyens pour réduire sa traînée aérodynamique. Selon l'invention, ces moyens comprennent une pluralité de générateurs de vortex fixés sous le soubassement du véhicule pour pouvoir créer, lors du roulage du véhicule, des tourbillons hélicoïdaux d'air dont l'axe est sensiblement parallèle à la direction de l'écoulement de l'air entre le soubassement et le sol. Dans les exemples représentés, chacun des générateurs de vortex 1 (voir figure 1) ou 2 (voir figure 4) est agencé pour créer une paire de tourbillons contrarotatifs 3, 4 (figure 1) ou 5, 6 (figure 4). Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, chacun des générateurs de vortex 1 comprend une paire de lames 1 a, 1 b situées chacune dans un plan vertical et inclinées par rapport à la direction D d'écoulement de l'air sous le soubassement 7 du véhicule. Chaque paire de lames 1 a, lb coopère avec l'air s'écoulant dans la direction D pour créer les deux tourbillons contra-rotatifs 3, 4. En outre, les lames 1 a, 1 b de chaque paire sont évasées, c'est-à-dire forment un V ouvert dans la direction D d'écoulement de l'air. De plus, ces lames 1 a, lb ont chacune une forme de triangle dont la hauteur h augmente progressivement dans la direction D. La hauteur maximale des lames 1 a, 1 b peut être comprise entre 10 et 30 MM. La longueur de chaque lame 1 a, lb peut être comprise entre 100 et 300 mm et l'espacement entre les deux lames 1 a, lb de chaque paire peut varier entre 10 et 60 mm. Les deux tourbillons contra-rotatifs 3, 4 formés par les deux paires de lames 1 a, 1 b, représentées sur la figure 1, sont montrés en coupe transversale sur la figure 2. On voit sur cette figure que la rotation en sens contraire des deux tourbillons créés par chaque paire de lames 1 a, 1 b crée un flux d'air F1 dirigé vers le soubassement 7 du véhicule. Ce flux d'air F1 a pour effet d'accélérer la vitesse de circulation de l'air vers l'arrière du soubassement 7 et par conséquent de réduire la traînée aérodynamique. Dans le second mode de réalisation de l'invention, représenté sur les figures 3 et 4, chacun des générateurs de vortex fixés sur le soubassement 7 du véhicule est un cylindre 2 qui peut être creux ou plein et dont l'axe est vertical, c'est-à-dire perpendiculaire au plan du soubassement 7. La figure 4 montre que l'interaction entre l'air circulant dans la direction D sous le soubassement 7 et chaque cylindre 2 crée une zone tourbillonnaire en forme de U ou de fer à cheval dont la base contourne le cylindre 2 et les deux ailes sont constituées chacune par un tourbillon hélicoïdal 5 ou 6. Ainsi, chaque cylindre 2 forme deux tourbillons contra-rotatifs 5, 6. Le tourbillon 6 créé par chaque cylindre 2 interagit avec le tourbillon 5 engendré par le cylindre 2 voisin pour créer par effet de « pompage » un flux F2 qui donne naissance à une poche de fluide lent appelée« streak lent » par les 25 spécialistes. Par ailleurs, le tourbillon 5 et le tourbillon 6 créé par un même cylindre 2 engendrent du fait de leur rotation en sens inverse un flux F3 qui donnera de la même façon une poche de fluide rapide appelée « streak rapide » par les spécialistes. 30 Ces flux F2 et F3 sont perpendiculaires au plan du soubassement 7 et sont respectivement dirigés vers le soubassement 7 et vers le sol. Ce sont ces alternances de « streak lent » et de « streak rapide » qui accélèrent la circulation de l'air vers l'arrière du soubassement et de ce fait réduit la traînée. Comme montré par la figure 3, les générateurs de vortex en forme de cylindre peuvent être disposés selon plusieurs rangées transversales par rapport à l'axe longitudinal du soubassement 7. Ces rangées peuvent être réparties entre l'avant et l'arrière du soubassement 7. De plus, comme indiqué sur la figure 3, l'espacement entre les générateurs de vortex de chaque rangée est de préférence régulier pour éviter toute répartition irrégulière ou non symétrique des tourbillons engendrés par les générateurs de vortex. Par ailleurs, de préférence, le diamètre du cylindre constituant chacun des générateurs de vortex est compris entre 5 et 15 mm, la hauteur du cylindre est comprise entre 5 et 40 mm et l'espacement entre les générateurs de vortex est égal à quatre fois le diamètre du cylindre. Bien entendu, les dispositions ci-dessus s'appliquent également dans le cas du premier mode de réalisation de l'invention, tel que décrit plus haut. Bien entendu, les générateurs de vortex fixés sous le soubassement conformément à l'invention ont également pour effet de réduire la traînée due à la face arrière du véhicule étant donné que l'augmentation de la vitesse de la circulation de l'air à l'arrière du véhicule obtenue grâce à ces générateurs permet de réduire la dépression engendrée à l'arrière du véhicule. REVENDICATIONS1. Véhicule automobile équipé de moyens pour réduire sa traînée aérodynamique, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une pluralité de générateurs de vortex (1, 2) fixés sous le soubassement (7) du véhicule pour pouvoir créer, lors du roulage du véhicule, des tourbillons hélicoïdaux d'air (3, 4 ; 5, 6) dont l'axe est sensiblement parallèle à la direction (D) de l'écoulement de l'air entre le soubassement (7) et le sol. 2. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits générateurs de vortex (1, 2) est agencé pour créer une paire de tourbillons contra-rotatifs (3, 4 ; 5, 6). 3. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun desdits générateurs de vortex (1) comprend une paire de lames (1a, 1 b) situées chacune dans un plan vertical et incliné par rapport à la direction (D) d'écoulement de l'air. 4. Véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en ce que les lames (1a, 1b) de chaque paire sont évasées dans la direction (D) de l'écoulement de l'air et leur hauteur (h) augmente progressivement dans cette direction. 5. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun desdits générateurs de vortex (2) est un cylindre dont l'axe est vertical. 6. Véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits générateurs de vortex (1, 2) sont disposés selon plusieurs rangées transversales par rapport à l'axe longitudinal du soubassement. 7. Véhicule automobile selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'espacement entre les générateurs de vortex (1, 2) de chaque rangée est régulier. 8. Véhicule automobile selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les rangées de générateurs de vortex (1, 2) sont réparties entre l'avant et l'arrière du soubassement (7). 9. Véhicule automobile selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la longueur de chaque lame (1a, 1b) est comprise entre 100 et 300 mm, la hauteur (h) de chaque lame est comprise entre 10 et 30 mm et l'espacement 30 entre les deux lames de chaque paire est compris entre 10 et 60 mm. 10. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre du cylindre constituant chacun des générateurs de vortex (2) est compris entre 5 et 15 mm, la hauteur du cylindre est comprise entre 5 et 40 mm et l'espacement entre les générateurs de vortex (2) est égal à quatre fois le diamètre du cylindre.