Brevet FR3107692A1 — publié le 20210903

Dispositif de traînée motrice, par la création d’un couple appliqué aux roues, grâce à la concentration des flux aérodynamiques s’exerçant contre l’avancée du véhicule en les dirigeant via la forme latérale du véhicule (1), également via un relèvement de son fond arrière (2) et grâce à des tuyères (3), vers des pales (4) équipant les roues (5) elles-mêmes en partie carénées (6). La deuxième figure pourra illustrer l’abrégé. Dispositif de Traînée motrice Intérêt La présent e invention concerne un dispositif de trainée « motrice » . L’invention concerne tout véhicule à roue, et plus particulièrement un véhicule électrique. Beaucoup d’utilisateurs de véhicules électriques constatent que l’autonomie de leur véhicule fond lors de la circulation autoroutière. La problématique de déplacement n’a pas changé, mais la perte de rendement de 70% inhérente au moteur thermique exigeait avant tout de concentrer les efforts des ingénieurs sur l’amélioration du moteur thermique. Aujourd’hui, le rendement de 90% du moteur électrique met le focus sur la diminution de deux effets: le frottement de l’air et le frottement de la roue. Il apparaissait intéressant de trouver une formule qui soulage les batteries lors de la prise de vitesse. L’invention touche tout véhicule à roue, dès que la résistance de l’air devient un facteur important de la résistance à l’avancée du véhicule. La réponse actuelle des constructeurs consiste à proposer des véhicules avec le Cx, ou coefficient de pénétration dans l’air, le plus bas possible. L’état de la technique parle soit de diminution de trainée, comme pour FR3068950 - 2019-01-18, EP3418166 - 2018-12-26, EP3507172-2019-07-10 soit de génération d’électricité par l’air WO2019040693 - 2019-02-28, EP3365222 - 2018-08-29, WO2017217562 - 2017-12-21. Dans notre cas, la forme générale du véhicule participe à cette «trainée roue motrice» qui est de l’ordre de l’aérodynamique. Le procédé utilise le principe du panémone antique. En Crète notamment, là où le vent soufflait de manière constante, un «carénage» en pierre était disposé de manière à ce que le vent s’engouffre pour faire tourner une roue de moulin. illustre ce principe. Dessin exécuté par le déposant. Le problème du véhicule électrique Une étude étayée par Mines Paris Tech, visible en ligne sur le site du «Centre d’étude stratégique» auprès du Premier Ministre, montre la problématique liée à la diminution d’efficacité du moteur électrique avec la prise de vitesse, en comparaison avec le moteur thermique. Dès 35 km/h, et surtout à partir de 55 km/h, la consommation d’un véhicule électrique s’emballe, alors que le véhicule thermique consomme à son maximum au démarrage, pour redemander un surcroît d’énergie, progressif, au-delà de 70 km/h environ. La trainée motrice, devient intéressante vers 50 km/h. Un procédé aérodynamique moteur se révélerait utile pour compenser la perte d’efficacité électrique constatée au-dessus de 60 km/h, au moment où la force de l’air devient conséquente. Tous les constructeurs essaient de diminuer la traînée, qui est assimilée à un poids, à une résistance. L’expression traînée motrice est utilisée pour la distinguer de la traînée négative ou même de la traînée active. Une traînée négative correspond à un effet de voile, qui utilise la force du vent pour avancer directement, comme force de propulsion directe. Cet effet de voile peut se révéler par exemple lorsque les composantes du vent (vent frontal du fait de l’avancée du véhicule, en addition d’un vent météo) ont un angle d’incidence avec la carrosserie. Le véhicule se déplacerait en fonction du vent météo, comme un voilier, ce qui réduit la liberté de mouvement. La traînée active, elle, réemploie la force du vent dès qu’un vent contraire fait face au véhicule. On peut récupérer la force du vent et la canaliser vers des générateurs de courant, comme c’est le cas dans des brevets déposés cités ci-dessus. On récupère de l’énergie que l’on doit retransformer, pour aider à faire avancer le véhicule, ou pour toute autre chose. La traînée motrice est différente: elle ne peut se détecter en soufflerie classique où elle apparaîtrait néfaste. La traînée motrice participe directement à la motricité au moyen d’un couple exercé aux roues qui doivent être en état de résistance avec le sol, et non libres, mais bien sur un essieu moteur. L’effet moteur est induit, mais agit directement sur l’avancée du véhicule. Une rotation effective Le procédé de canalisation de l’air issu de l’écoulement autour du véhicule en traînée motrice vers un élément mécanique reste compatible avec une forme de véhicule qui conserve son aspect pratique au quotidien. Une forme peut influencer positivement la bonne rotation d’une roue soumise à un vent contraire. Par l’effet du souffle de l’air canalisé sur les aubes de la partie basse de la roue, la roue avance. On peut faire avancer une roue ou un véhicule réduit à sa plus simple expression en lui faisant subir une force en partie contraire à son avancée. Grâce à son frottement au sol. Influence de l’angle Un souffle droit, en face de la roue, fait bien tourner la roue. Le flux apparaît le plus efficace quand il tombe de biais, à peu près à hauteur de l’axe de la roue. Influence d’un enjoliveur caréné Carénée entièrement par un enjoliveur, la roue tourne moins par l’effet d’un souffle. Une roue carénée offre peu de résistance à l’air mais ne peut pas être bien «motrice». Influence de la paroi latérale de la voiture La présence de la paroi latérale de la voiture (l’équivalent de celle dans le garde-boue), freine la rotation. La paroi latérale ne doit pas tomber bas. A défaut, l’air ne s’échappe plus bien. En revanche, si cette paroi démarre assez haut, l’air chasse bien. Intérêt de la route si paroi latérale Avec un soubassement de la voiture, mais sans route, l’air ne chasse plus bien. On a besoin de la route pour renvoyer l’air vers le haut s’il y a paroi latérale, qui doit rester haute. Influence d’un carénage supérieur Un carénage supérieur n’a pas d’effet rédhibitoire, du moment qu’il ne recouvre pas les pales situées sur la partie inférieure de la roue. Influence du soubassement Les tests montrent deux choses. D’une part, le soubassement doit se situer haut au niveau des roues arrière, de manière à libérer l’arrivée et l’évacuation de l’air sur les pales inférieures. Cela va dans le sens de grandes roues et d’une surélévation de l’arrière compatible avec l’aérodynamique idéale. D’autre part, il faut diriger le flux vers la moitié inférieure de la roue. Pour la partie de la roue regardant l’extérieur du véhicule, cela est possible en partie en créant une forme ovoïdale latérale qui vient mourir vers l’intérieur de la roue. Pour la partie inférieure de la roue regardant l’extérieur du véhicule, on peut profiter du fait que le soubassement doit être élevé. Des tuyères dirigent le flux d’air passant sous le châssis de la voiture vers la partie inférieure interne de la roue. Même une tuyère assez éloignée de la roue permet de diriger efficacement le flux vers la roue. Ajout d’une force motrice Les composantes globales d’un flux d’air se présentant au nez du véhicule, large, horizontal et contraire à l’avancée de la roue permettraient bien de faire avancer une roue. Globalement, avec une tuyère, un soubassement, une route, on peut arriver à l’effet du meilleur souffle latéral direct au plus près des roues, avec un souffle droit contraire à la roue. montre le procédé de l’invention. Le dispositif permet de profiter de la masse de l’air en apportant une force motrice aux roues, par la création d’un écoulement global optimal depuis la partie frontale du véhicule jusqu’à sa concentration vers les pales intéressantes des roues, situées dans la partie inférieure des roues, en premier lieu grâce à un dessin étudié de la partie latérale du véhicule (1) conduisant une partie des flux frontaux et latéraux vers la partie inférieure des roues (4), en dessous de l’axe de rotation, en second lieu via le relèvement du fond du véhicule (2) pour profiter d’un flux global optimal vers ces mêmes pales inférieures (4), en troisième lieu la concentration des flux centraux sous le fond du véhicule ici grâce à des tuyères (3) toujours en direction de ces mêmes pales inférieures (4), en quatrième lieu la majoration des pales de type roues à aubes (4), majoration permise par la majoration des roues, en cinquième lieu la constitution d’une roue par l’union de deux roues fines accolées (5), soudées ensemble par les pales afin de permettre conjointement la diminution des frottements au sol, le passage du flux d’air dans l’épaisseur de la roue pour favoriser à la fois la concentration d’air sur les pales, une meilleure évacuation de l’air et un meilleur refroidissement des freins, (6) en sixième lieu l’ajout d’un carénage partiel couvrant la partie supérieure de la roue, permettant d’occulter la partie de la roue qui ne doit pas recevoir de flux d’air sous peine d’amoindrir l’effet moteur recherché. montre une vue de dessous du dispositif. montre une vue de profil du dispositif. Principe résumé et inconvénients On utiliserait les roues arrière en véritables turbines pour soulager le moteur. Ces modestes turbines profiteraient directement aux roues arrière et donneraient une poussée grâce à la résistance au vent. Ce principe peut également concerner les roues avant, mais de manière moins intéressante. Deux inconvénients peuvent se révéler. Un vent météo latéral fort ajouterait de l’effet de couple d’un seul côté, nuisible à la tenue de route. Cette composante serait suffisamment modérée pour pouvoir être corrigée au volant. Une traînée positive est ajoutée pour créer la traînée motrice. La roue est moins profilée qu’une roue carénée, et les tuyères apportent aussi de la résistance à l’avancée. Evaluation du gain de consommation Le calcul montre que l’on peut espérer un avantage de consommation non négligeable à partir de 50 km/h. A 90 km/h, avec un véhicule étudié pour la circonstance, ce serait de l’ordre de 10%, sans compter le moindre frottement des roues au sol. Dispositif de trainée motrice utilisant la masse de l’air par la concentration des flux d’air agissant contre l’avancée du véhicule en les dirigeant, de par la forme du véhicule, vers la partie inférieure des roues munies de pales, dispositif apportant à l’axe des roues un effet moteur, et qui pourrait s’appliquer aussi bien aux roues avant qu’aux roues arrière mais davantage destiné aux roues arrière. Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce que la forme latérale du véhicule (1) oriente la résultante latérale des flux d’air se présentant au nez du véhicule vers les pales situées sur la partie inférieure des roues. Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce que le soubassement du véhicule, par le relèvement du fond sur la partie arrière (2), participe à amener le maximum de flux d’air global vers les pales situées sur la partie inférieure des roues. Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce que des tuyères (3) ramènent les flux centraux présents sous le véhicule vers les pales situées sur la partie inférieure des roues. Dispositif selon les revendications 1. Caractérisé en ce que les dites pales (4), reçoivent les flux d’air concentrés par les dispositifs précités, et ainsi par un effet de couple contribuent à faire tourner les roues dans le sens de l’avancée du véhicule. Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce que les roues (5) sont constituées chacune par l’ensemble de deux roues accolées entre elles au moyen des dites pales, de façon à faciliter la prise et la chasse de l’air et le refroidissement des freins. Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce qu’un carénage partiel (6) recouvre la partie supérieure de la roue afin de ne pas diminuer l’effet moteur.