FR2858796A1 - Ensemble de reduction de la trainee et de la portance d'un vehicule automobile et vehicule automobile equipe d'un tel ensemble - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un ensemble (10) de réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une prise d'air (11) ménagée sur la face avant (6) du véhicule (1) et reliée par au moins un conduit (12) à au moins un organe de formation d'au moins un rideau d'air à proximité d'au moins une roue avant (3) du véhicule pour modifier la structure de l'écoulement de l'air autour de ladite roue avant (3).L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'au moins un tel ensemble.
Description
La présente invention concerne un ensemble de réduction de la traînée et
de la portance d'un véhicule automobile ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'au moins un tel ensemble.
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.
Si effectivement les plus grosses dépressions et les principales structures tourbillonnaires et les décollements sont générés sur la partie arrière du véhicule automobile, la région des roues et des passages de roues est également une zone critique. En effet, l'écoulement de l'air s'engouffre dans le passage de roues et on observe très souvent un décollement en aval de celui-ci.
On observe également toujours un sillage important derrière les roues du véhicule et le sillage des roues avant rencontre les roues arrière et modifie leur sillage. Le sillage des roues et l'écoulement de l'air dans les passages de roues agissent aussi directement sur l'écoulement de l'air au niveau du soubassement du véhicule, modifiant ainsi le débit de l'air sortant de dessous du véhicule et par-là même modifient la structure de l'écoulement de l'air sur l'arrière du véhicule automobile.
Ainsi, la région des roues et des passages de roues est une région très sensible pour l'aérodynamique du véhicule et les constructeurs estiment que ces régions contribuent en moyenne à 15% de la valeur de coefficient de pénétration dans l'air du véhicule automobile.
L'invention a pour but de proposer un ensemble de réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile qui permet de modifier la structure de l'écoulement de l'air au niveau des roues avant et des passages de roues avant et qui permet, non seulement d'améliorer la stabilité du véhicule, mais aussi de favoriser une diminution de la traînée du véhicule et donc la consommation de ce dernier.
L'invention a donc pour objet un ensemble de réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une prise d'air ménagée sur la face avant du véhicule et reliée par au moins un conduit à au moins un organe de formation d'au moins un rideau d'air à proximité d'au moins une roue avant du véhicule pour modifier la structure de l'écoulement de l'air autour de ladite roue avant.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention - ledit rideau d'air est un rideau d'air formant un carénage dirigé devant la face latérale externe de la roue avant, - ledit rideau d'air est un rideau d'air formant une bavette dirigée vers le bas devant ou derrière la bande de roulement de la roue avant, - ledit rideau d'air est un rideau d'air formant un carénage dirigé devant la face latérale externe de la roue avant et un rideau d'air formant une bavette dirigée vers le bas devant ou derrière la bande de roulement de ladite roue avant, - l'organe de formation du rideau d'air formant carénage est constitué par au moins une fente verticale ménagée dans le passage de roue devant la roue avant correspondante, - le rideau d'air formant carénage détermine à la sortie de ladite fente avec un plan vertical parallèle à l'axe longitudinal du véhicule, un angle compris entre 0 et 45 , - ladite fente a une longueur comprise entre 10 et 700 mm et une largeur comprise entre 5 et 100 mm, - l'organe de formation du rideau d'air formant bavette est constitué par au moins une fente s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule et ménagée dans le soubassement dudit véhicule, - le rideau d'air formant bavette détermine à la sortie de ladite fente avec un plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule et au soubassement, un angle dirigé vers la roue avant compris entre 0 et 70 , - ladite fente a une longueur comprise entre 10 et 500 mm et une largeur comprise entre 5 et 100 mm, - la position longitudinale de ladite fente sur le soubassement est asservie à des informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse implanté sur la carrosserie du véhicule automobile, - ladite fente est fixe et la direction du rideau d'air correspondant est constante, ladite fente est orientable et la direction du rideau d'air est pilotée en fonction d'informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse implanté sur la carrosserie du véhicule, - ladite prise d'air est ouverte en permanence, - ladite prise d'air comporte un organe d'orientation du flux d'air vers le groupe motopropulseur du véhicule et/ou ladite fente en fonction de la vitesse du véhicule, - ladite prise d'air comporte un organe de fermeture pour réguler le flux d'air vers ladite fente en fonction de la vitesse du véhicule, - le rapport entre la section de l'entrée de la prise d'air et la section de la fente est compris entre 0,1 et 3.
L'invention a également pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ensemble 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'avant d'un 10 véhicule automobile équipé d'un ensemble de réduction de la traînée et de la portance conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique de côté de l'avant du véhicule représenté à la Fig. 1, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective d'un passage de roue avant muni d'une fente de formation d'un rideau d'air, selon un premier mode de réalisation, - la Fig. 4 est une vue schématique en coupe transversale de la Fig. 3, - la Fig. 5 est une vue schématique en coupe verticale de la partie avant du véhicule automobile munie d'une fente de formation d'un rideau d'air, selon un second mode de réalisation, - la Fig. 6 est une vue schématique du soubassement du véhicule automobile équipé d'une fente de formation d'un rideau d'air au niveau d'une roue avant, selon une variante, - la Fig. 7 est une vue schématique de face d'une variante de la fente de formation d'un rideau d'air au niveau d'une roue avant, selon une autre variante, - la Fig. 8 est une vue schématique en perspective d'un conduit de l'ensemble de réduction de la traînée et de la portance conforme à l'invention.
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 d'un véhicule automobile 1 comporte des éléments de carrosserie générant des zones de dépression et notamment une partie arrière où ces phénomènes sont particulièrement importants.
Mais, les roues avant 3 ainsi que les passages de roues avant 4 comme montré sur les Figs. 1 et 2, sont des régions également critiques où ces phénomènes de dépression se produisent aussi. Chaque roue avant 3 génère un sillage important et c'est ce sillage qui est responsable de la traînée individuelle de chacune de ces roues. En effet, l'écoulement de l'air s'engouffre dans les passages de roues avant 4 et il se produit très souvent un décollement en aval de ceux-ci. Les roues avant 3 génèrent également un sillage important derrière celles-ci.
Ainsi, le sillage des roues avant 3 de l'écoulement de l'air dans les passages de roues 4 agit sur l'écoulement de l'air sur le soubassement 5 du véhicule automobile modifiant ainsi le débit d'air sortant de dessous de ce véhicule et par-là même modifie la structure de l'écoulement de l'air à l'arrière du véhicule automobile.
Ainsi que représenté sur les Figs. 1 et 2, le véhicule automobile 1 est équipé d'un ensemble désigné par la référence générale 10 qui permet de réduire la traînée et la portance de ce véhicule automobile 1.
En se reportant aux figures, on va décrire un ensemble 10 pour une roue avant 3, l'ensemble 10 pour l'autre roue avant 3 étant identique.
D'une manière générale, cet ensemble 10 se compose d'au moins une prise d'air 11 ménagée sur la face avant 6 du véhicule automobile et qui est reliée par au moins un conduit 12 à au moins un organe de formation d'au moins un rideau d'air à proximité de ladite roue avant 3.
Selon l'exemple de réalisation représenté sur les Figs. 1 et 2, ce rideau d'air est constitué par un premier rideau d'air appelé rideau d'air formant carénage et désigné par les flèches f1 dirigé devant la face latérale 3a externe de la roue avant 3 et par un second rideau d'air appelé rideau d'air formant bavette, désigné par les flèches f2 et dirigé vers le bas devant la bande de roulement 3b de ladite roue avant 3.
Selon une première variante, le rideau d'air créé par l'ensemble à proximité de la roue avant 3 peut être constitué uniquement par le rideau 5 d'air f1 formant carénage et dirigé devant la face latérale 3a externe de la roue avant 3.
Selon une seconde variante, le rideau d'air créé par l'ensemble 10 peut être constitué uniquement par le rideau d'air f2 formant bavette et dirigé vers le bas devant ou derrière la bande de roulement 3b de ladite roue avant 3.
Ainsi que représenté sur les Figs. 3 et 4, l'organe de formation du rideau d'air f1 formant carénage est constitué par une fente verticale 15 reliée à la prise d'air 11 par le conduit 12 et qui est ménagée dans le passage de roue 4 devant la roue avant 3 correspondante.
Cette fente 15 a une longueur comprise entre 10 et 700 mm et 15 une largeur comprise entre 5 et 100 mm.
Comme montré à la Fig. 4, le rideau d'air f1 formant carénage détermine à la sortie de la fente 15 avec un plan vertical P1 parallèle à l'axe longitudinal du véhicule, un angle a compris entre 0 et 45 .
Selon un premier mode de réalisation, la fente 15 est fixe et la 20 direction du rideau d'air f1 est constante.
Selon un second mode de réalisation, la fente 15 est orientable au moyen d'un organe de commande, non représenté, de type classique, et la direction du rideau d'air f1 sortant de cette fente 15 est pilotée en fonction d'informations fournies par au moins un capteur, non représenté, d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse implanté sur la carrosserie 2 de ce véhicule automobile 1.
Le rideau d'air f1 formant carénage est donc tangentiel à la face latérale 3a externe de la roue avant 3 et permet d'empêcher l'air circulant autour du véhicule de s'engouffrer dans le passage de roue 4 et d'éviter ainsi la création d'importantes zones de recirculation et d'écoulement complexes pénalisant pour la traînée et la portance du véhicule automobile 1.
L'organe de formation du rideau d'air f2 formant bavette est constitué, ainsi que représenté sur les Figs. 5 et 6, par au moins une fente 16 reliée par le conduit 12 à la prise d'air 11 et qui s'étend perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule automobile 1.
Cette fente 16 est ménagée dans le soubassement 5.
Comme montré à la Fig. 5, le rideau d'air f2 formant bavette détermine à la sortie de la fente 16 avec un plan P2 vertical et perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule et au soubassement 5, un angle R dirigé vers la roue avant 3 compris entre 0 et 70 .
La fente 16 peut également déborder sur l'aile avant de la carrosserie 2 ou sur le bouclier avant de ce véhicule suivant son style, comme montré à la Fig. 7.
La fente 16 a une longueur comprise entre 10 et 500 mm et une largeur comprise entre 5 et 100 mm.
Selon un premier mode de réalisation, ladite fente 16 est orientable au moyen d'un organe de commande approprié, non représenté, et la direction du rideau d'air f2 est ainsi pilotée en fonction d'informations fournies par au moins un capteur, non représenté, d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse implanté sur la carrosserie 2 du véhicule automobile 1.
Le rideau d'air f2 formant bavette permet de protéger la roue avant 3 de l'impact de l'air incident et donc de réduire les régions de décollement autour de l'avant de cette roue 3. Cela a pour effet de réduire le sillage de ladite roue avant 3.
Un rideau d'air f2 formant bavette peut également être créée en aval de la roue avant 3 avec cette fois pour objectif de perturber et limiter directement le sillage de cette roue.
La position longitudinale de la fente 16 sur le soubassement 5 peut être asservie par un organe de commande approprié, non représenté, à des informations fournies par au moins un capteur, non représenté, d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse implanté sur la carrosserie 2 du véhicule 1. Ainsi que représenté à la Fig. 6, la fente 16 peut occuper une position proche du passage de roue 4 représentée en traits pleins ou une position plus ou moins éloignée de ce passage de roue 5, comme montré en pointillés sur cette figure.
Sur la Fig. 8, on a représenté un exemple d'un ensemble 10 qui est formé par un bloc moulé en matière plastique. Cet ensemble 10 comprend une première partie 20 qui a une extrémité 20a reliée à une prise d'air 11 ménagée sur la face avant 6 du véhicule et une autre extrémité 20b reliée à la fente 15 ménagée dans le passage de roue 4. Cet ensemble 10 comporte une seconde partie 21 qui a une première extrémité 21a reliée à la prise d'air 11 et une seconde extrémité 21b reliée à la fente 16 ménagée sur le soubassement 5 du véhicule automobile 1.
D'autres formes pour le bloc formant l'ensemble 10 peuvent être bien évidemment envisagées.
La ou les prises d'air 11 ménagées sur la face avant 6 du véhicule automobile 1 peuvent être intégrées de différentes façons selon les contraintes de coût, de compatibilité avec le style ou encore avec l'architecture du véhicule.
Chaque prise d'air 11 peut être ouverte en permanence et elle récupère une partie du débit disponible au niveau de la face avant et le redirige vers les passages de roues 4.
La prise d'air 11 peut être intégrée aux prises d'air nécessaires au refroidissement du groupe moto-propulseur du véhicule et elle peut comporter un organe d'orientation, comme par exemple un volet motorisé, non représenté, qui permet à une vitesse déterminée de diriger une partie du flux d'air prévue pour le refroidissement du groupe moto-propulseur vers les conduits 12 de façon à amener de l'air au niveau des passages de roues 4.
Enfin, la prise d'air 11 peut comporter un organe de fermeture comme par exemple un volet piloté, non représenté, pour réguler le flux d'air vers le passage de roue 4 en fonction d'informations fournies par au moins un capteur, non représenté, de vitesse et/ou de pression et/ou de frottement.
De préférence, le rapport entre la section de l'entrée de la prise d'air 11 et la section de la fente 15 ou 16 est compris entre 0,1 et 3.
L'ensemble selon l'invention s'applique à un véhicule automobile qu'il soit monospace, bi-corps ou tri-corps et permet donc de réduire la traînée et la portance de ce véhicule et, de ce fait, de diminuer la consommation d'énergie et d'augmenter la stabilité dudit véhicule.
Claims (18)
1. Ensemble de réduction de la traînée et de la portance d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu 'il comprend au moins une prise d'air (11) ménagée sur la face avant (6) du véhicule et reliée par au moins un conduit (12) à au moins un organe (15, 16) de formation d'au moins un rideau d'air à proximité d'au moins une roue avant (3) du véhicule pour modifier la structure de l'écoulement de l'air autour de ladite roue (3).
2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rideau d'air est un rideau d'air formant un carénage dirigé devant la face latérale 10 (3a) externe de la roue avant (3).
3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rideau d'air est un rideau d'air formant une bavette dirigé vers le bas devant ou derrière la bande de roulement (3b) de la roue avant (3).
4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rideau d'air est un rideau d'air formant un carénage dirigé devant la face latérale (3a) externe de la roue avant (3) et un rideau d'air formant une bavette dirigée vers le bas devant ou derrière la bande de roulement (3b) de ladite roue avant (3).
5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que l'organe de formation du rideau d'air formant carénage est constitué par au moins une fente (15) verticale ménagée dans le passage de roue (4) devant la roue avant (3) correspondante.
6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rideau d'air formant carénage détermine à la sortie de ladite fente (15) avec un plan vertical parallèle à l'axe longitudinal du véhicule, un angle compris entre 0 et 45 .
7. Ensemble selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite fente (15) a une longueur comprise entre 10 et 700 mm et une largeur comprise entre 5 et 100 mm.
8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'organe de formation du rideau d'air formant bavette est constitué par au moins une fente (16) s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule et ménagée dans le soubassement (5) dudit véhicule.
9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rideau d'air formant bavette détermine à la sortie de ladite fente (16) avec un plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule et au soubassement (5), un angle dirigé vers la roue avant compris entre 0 et 70 .
10. Ensemble selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que ladite fente (16) a une longueur comprise entre 10 et 500 mm et une largeur comprise entre 5 et 100 mm.
11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la position longitudinale de ladite fente (16) sur le soubassement (5) est asservie à des informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse implanté sur la carrosserie (2) du véhicule (1).
12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que ladite fente (15, 16) est fixe et la direction du rideau d'air correspondant est constante.
13. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que ladite fente (15, 16) est orientable et la direction du rideau d'air est pilotée en fonction d'informations fournies par au moins un capteur d'assiette du véhicule et/ou de pression et/ou de frottement et/ou de vitesse implanté sur la carrosserie (2) du véhicule (1).
14. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite prise d'air (11) est ouverte en 25 permanence.
15. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ladite prise d'air (11) comporte un organe d'orientation du flux d'air vers le groupe motopropulseur du véhicule et/ou de ladite fente (15, 16) en fonction de la vitesse du véhicule.
16. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ladite prise d'air (11) comporte un organe de fermeture pour réguler le flux d'air vers ladite fente (15, 16) en fonction de la vitesse du véhicule (1).
17. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le rapport entre la section de l'entrée de la prise d'air (11) 5 et la section de la fente (15, 16) est compris entre 0,1 et 3.
18. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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