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用于对汽车进行空气动力学测量的试验台和方法 Download PDF

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Abstract

用于对汽车(12)进行空气动力学测量的试验台(10)，它设有至少一个用来支承汽车重量的支承面(26)，一个用来模拟在汽车下面运行的行驶道路的运行带(14)和至少一个用来测定作用在汽车(12)上的力的测量装置(32)。按照本发明用运行带(14)来模拟行驶道路同时造成至少一个用来支承汽车重量的支承面(26)，并且运行带(14)整体上安装在一称量板(16)上，它相对于位置固定的周围(18)支承在一支座(28)上。至少一个测量装置(32)借助称量板(16)相对于位置固定的周围(18)的运动趋势来测定作用在汽车(12)上的力。

Description

用于对汽车进行空气动力学测量的试验台和方法
技术领域
本发明涉及一种用于汽车空气动力学测量的试验台，具有至少一个用来支承汽车重量的支承面，一用来模拟在汽车下面运动的行驶道路的运行带和至少一个用来测定作用于汽车上的力的测量装置。其次本发明涉及一种对汽车进行空气动力学测量的方法，它具有以下步骤：将汽车重量支承在至少一个支承面上，用一运行带模拟在汽车下面运动的行驶道路，并测定作用于汽车上的力。
背景技术
上述类型的试验台在汽车工业中特别是在批量生产的汽车和在跑车方面用来在一风洞中测量空气动力的空气阻力。
在这种试验台方面已知所谓的单带系统，它在汽车固定系统内特别是汽车车轮侧旁具有在外部的用于平行于行驶道路表面的力的力测量装置。为了测量升力，在车轮处在一运行带台内内置多个称量单元，它们测量穿过运行带的车轮负荷。
其次已知所谓的五带系统，它具有四条内置在一风洞称内的车轮运行带和一设置在它们之间的用来模拟运动的行驶道路的运行带。
在已知的单带系统中，通过外部测量和固定装置测定连同很大的滚动摩擦力一起的空气动力的空气阻力。但是滚动摩擦力只能以有限的精度通过校准测量求出。在单带系统中也许会错误地测出空气动力侧向力，因为它们部分传到运行带上，从而减小在测量和固定装置上的力测量值。总体来说单带系统在空气动力纵向和侧向力的可重复性方面有弱点，并且为了用统计方法使测量结果更可靠而造成可观的试验费用。
已知的五带系统通过一比较窄的中间运行带和四条车轮运行带模拟在汽车下面运行的行驶道路。在这种模拟装置中，在中间运行带的运行带棱边上形成流体扰动，因此在待测量汽车的车轮区域内空气的流入受到部分干扰。五带系统在行驶道路模拟方面的弱点在具有大的离地距离和内置在车身内的车轮的批量生产汽车中通常还可以容许，但是在具有小的离地距离的跑车中模拟误差可能导致不充分的结果。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于对汽车进行空气动力学测量的试验台和方法，借其克服上述缺点，并且可以用比较经济和容易操作的方式正确模拟在汽车下面运动的行驶道路。
按照本发明这个目的用一种此类的试验台实现，在这种试验台中，在用运行带模拟行驶道路的同时造成至少一个用来支承汽车重量的支承面，其中运行带整体上设置在一称量板或一车台上，此板或台相对于位置固定的周围(Umgebung)支承在一支座上，其中至少一个测量装置借助于称量板相对于位置固定的周围的运动趋势或运动来测出作用于汽车上的力。此外这个目的用开头所述类型的空气动力学测量方法实现，此方法包括以下步骤：形成至少一个具有用来模拟在汽车下面运动的行驶道路的运行带的支承面，将整个运行带支承在一称量板上并且将称量板相对于位置固定的周围安装，以及借助于称量板相对于位置固定的周围的运动趋势来测出作用于汽车上的力。
在本发明的试验台中，一比较大的运行带安装在一称量板或车台上，并作为整体可相对于位置固定的周围可运动地支承。可运动的称量板与至少一个测量装置连接，借助于它可测量在试验期间在称量板和位置固定的周围之间产生的力。这样测出的力相当于在试验期间汽车的空气动力阻力。
与单带系统相比，按照本发明所出现的干扰的滚动摩擦力被运行带及其驱动装置补偿，因为按本发明的运行带整体上支承在一车台或称量板上或者内置在它里面。而空气动力纵向力和侧向力则从汽车通过运行带传到称量板上。按照本发明可以方便地测出相对于称量板位置固定的周围的力。
按照本发明不产生有害的对运行带面的空气摩擦力，因为只用一条运行带工作，因此避免任何在运行带之间的流动边。此外可以通过相同地选择运行带速度和空气速度来排除在运行带面上的空气摩擦力。
按照本发明可以通过用细绳索减压或可以采用减压杆使由汽车夹紧装置产生的空气动力的力忽略不计，用减压杆可以通过在风力负荷下而无汽车地进行的力测量来测出空气动力的力。
本发明有利地将单带系统比较接近实际的模拟和五带系统的空气动力学力的良好可重复性的优点相结合。
在本发明的用于空气动力学测量的试验台的一种优良的改进结构中，称量板用支座相对于位置固定的周围可移动地特别是浮动地支承，二者择一或除移动运动之外本发明的称量板可以用其设置在它上面或里面的运行带有利地装在可回转的支座上或悬挂地支承。支座的目标是使称量板相对于位置固定的周围始终基本上无摩擦地运动。
对于这种无摩擦的运动可以以经济的方式用至少一个静压轴承构成称量板的支座。
此外本发明的称量板用至少一个压电式力传感器进行支承是有意义的，它特别是可同时做成用来测定称量板相对于位置固定的周围的力的测量装置。
按照本发明用来测定作用于汽车上的力的至少一个测量装置有利地设计得带有至少一个用来测定作用在称量板上的平行于行驶道路表面的力的称量单元。作用于汽车上的主要的空气动力纵向力和侧向力可以通过这样的方法用仅仅三个这种称量单元测出，即一个单元测定称量板沿行驶方向运动的力，另两个称量单元分别测定称量板的横向于行驶方向的力。
用本发明的试验台还可以有利地测定待测量汽车上的空气动力升力。为了测量升力，有利地设置至少一个称量单元，用它可以测出在汽车的至少一个支承面上的在汽车和称量板之间的沿汽车垂直轴线的力。在本发明的试验台上，待测量汽车有利地用至少一个固定装置相对于称量板固定在运行带上。固定装置将空气动力纵向力和侧向力传递到称量板上，在那里它们可以借助于上述称量单元相对于位置固定的周围被测量。此外用固定装置防止汽车在本发明的仅仅一个运行带上滑脱和掉下。
附图说明
下面借助于示意的附图详细说明本发明的用于空气动力学测量的试验台的一个实施例。附图表示：
图1本发明的用于空气动力学测量的试验台的一个实施例的大大简化的侧视图，
图2按图1的试验台的大大简化的俯视图。
具体实施方式
在图1和2中表示用于对汽车12进行空气动力学测量的试验台10，作为主要构件它包括一运行带(Laufband)14和一位于它下面的称量板16。称量板16相对于一位置固定的周围18支承。
运行带14做得带有两个滚轮20，它们相互平行地延伸并借助滚轮支柱22支承在称量板16上。滚轮20被带24包围，用带形成总共4个用来支承放在运行带14上的汽车12的支承面26。
称量板16基本上是矩形的，并在其角部区域上用总共4个支座28支承在位置固定的周围18上。支座28设计有静压轴承30，所谓的浮动薄板，它使称量板16可以在一定限度内几乎无摩擦地相对于位置固定的周围18移动。
在试验台10上设置多个用来测定在试验期间作用在汽车12上的空气动力学力的测量装置32。这里测量装置32包括总共7个称量单元34至46。
如上所述，在试验台10上待测量汽车12安放在运行带14的支承面26上。借助于一固定装置48将这样放置的汽车12固定在一模拟的行驶道路表面50上，防止它从试验台12上掉下。
在汽车12下面可借助于滚轮20使带24循环运转，使得对于汽车12模拟一行驶方向52。借助于一未画出的风洞可以施加和模拟在安放于试验台10上的汽车12上的风(见图2中的风向箭头54)。然后在试验期间用按本发明设置的测量装置32测出通过施加的风作用在汽车12上的纵向力和横向力(Fx和Fy)、扭矩和升力(Fz)。
为了能够在测量时完全模拟相对于汽车12运动的行驶道路并同时用经济的方式达到阻力、横向力和升力高精度的测量，而没有干扰的滚动摩擦力，在浮动地支承的称量板16连同设置在它上面的唯一的运行带14上设置总共7个称量单元34至46。在这些称量单元中，第一个称量单元34用来测量称量板16和位置固定的周围之间沿行驶方向52的力Fx。另外两个称量单元36和38用来测量称量板16和位置固定的周围18之间横向于行驶方向48的力Fy。
用这样设置的称量单元34至38仅仅测出作用在汽车12上的风力及力矩，而汽车12在带24上的滚动摩擦力通过固定装置48传到称量板16上，而不进入空气动力学力和力矩的测量。
作用在汽车12上的和特别是还通过行驶风引起的升力Fz通过上面提到的总共4个称量单元40至46测出，这些称量单元直接设置在带24之下汽车12车轮处各个支承面26上。称量单元40至46测出运行带14和汽车12之间沿平行于汽车12垂直轴线56方向的力。二者择一或者除用来测量沿基本上垂直的方向的力Fz的4个称量单元外，可以在设置于汽车12两侧的两个固定装置48上分别设置在所属固定装置48上的唯一一个称量单元，以便测出在汽车12和称量板16之间的平行于汽车12垂直轴线54的力。
在带24的顶面沿与行驶方面52相反的方向58运动期间，在汽车12轮子上作用滚动摩擦力。该滚动摩擦力由带24或滚轮20的驱动装置平衡。
其次在试验期间在汽车12上按风向箭头54作用一风力F。这个风力可以分成纵向力Fx和侧向力Fy这两个分量。风力分量Fx和Fy造成汽车12在固定装置48上的支承力。此力通过固定装置48传到称量板16上，并从那里传到用于力Fx、Fy1和Fy2的第一和第二称量单元34至38上。按这种方式用称量单元34至38测量汽车12上的空气动力的纵向力和横向力。
由风力F决定地在汽车12上还产生升力。这个升力借助于直接设置在汽车12车轮下面的称量单元40至46测出。
图形标记表
10     试验台
12     汽车
14     运行带
16     称量板
18     位置固定的周围
20     滚轮
22     滚轮支柱(Rollenstütze)
24     带
26     支承面
28     支座(Lagerung)
30     静压轴承
32     测量装置
34     第一称量单元Fx
36     第二称量单元Fy1
38     第三称量单元Fy2
40     第四称量单元Fz1
42     第五称量单元Fz2
44     第六称量单元Fz3
46     第七称量单元Fz4
48     固定装置
50     行驶道路表面
52     行驶方向
54     风向
56     垂直轴线
58     带顶面的运动方向

Claims (12)

1.用于对汽车(12)进行空气动力学测量的试验台(10)，具有至少一个用来支承汽车重量的支承面(26)、一个用来模拟在汽车(12)下面运动的行驶道路的运行带(14)和至少一个用来测定作用在汽车(12)上的力的测量装置(32)，
其特征为：
—通过用来模拟行驶道路的运行带(14)同时形成所述至少一个用来支承汽车重量的支承面(26)，
—运行带(14)整体上安装在一称量板(16)上，它相对于一个位置固定的周围(18)支承在一支座(28)上，以及
—所述至少一个测量装置(32)可以根据称量板(16)相对于位置固定的周围(18)的运动趋势测出所述作用于汽车上的力。
2.按权利要求1的试验台，
其特征为：用支座(28)相对于位置固定的周围(18)可移动地特别是浮动地支承称量板(16)。
3.按权利要求1或2的试验台，
其特征为：称量板(16)的支座(28)设计有至少一个静压轴承(30)。
4.按权利要求1至3之任一项的试验台，
其特征为：称量板(16)的支座(28)设计有至少一个压电式力传感器，它特别是同时设计为用来测定称量板(16)相对于位置固定的周围(18)的力的测量装置。
5.按权利要求1至4之一项的试验台，
其特征为：所述至少一个用来测定作用于汽车上的力的测量装置(32)包括至少一个用来测定平行于行驶道路表面(50)的力，特别是至少一个沿行驶方向的(52)的力(Fx)和/或至少两个横向于行驶方向(52)的力(Fy1，Fy2)的称量单元(34至38)。
6.按权利要求1至5之任一项的试验台，
其特征为：所述至少一个用来测定作用于汽车上的力的测量装置(32)包括至少一个在所述至少一个支承面(26)上的用来测定沿汽车(12)的垂直轴线(56)方向的力(Fz)的称量单元(40至46)，这些称量单元(40至46)特别测定汽车(12)相对于称量板(16)的力(Fz)。
7.按权利要求1至6之任一项的试验台，
其特征为：设置至少一个用来固定汽车(12)的固定装置(48)，该固定装置(48)使汽车(12)相对于称量板(16)固定。
8.汽车(12)的空气动力学测量方法，具有以下步骤：将汽车重量支承在至少一个支承面(26)上，用一个运行带(14)模拟在汽车(12)下面运动的行驶道路，并测出作用在汽车(12)上的力，其特征为以下步骤：
—通过用以模拟在汽车(12)下面运动的行驶道路的运行带(14)形成所述至少一个支承面(26)，
—将整个运行带(14)支承在一称量板(16)上，将称量板(16)相对于一位置固定的周围(18)支承，
—借助于称量板(16)相对于位置固定的周围(18)的运动趋势测定作用在汽车(12)上的力。
9.按权利要求8的方法，
其特征为：将称量板(16)相对于位置固定的周围(18)可移动地特别是浮动地支承。
10.按权利要求8或9的方法，
其特征为：作用到汽车(12)上的力的测定包括：测定称量板(16)相对于位置固定的周围(18)的平行于行驶道路表面(50)的力，特别是测定至少一个沿行驶方向(52)的力(Fx)和/或至少两个横向于行驶方向(52)的力(Fy1，Fy2)。
11.按权利要求8至10之任一项的方法，
其特征为：作用在汽车(12)上的力的测定包括：在所述至少一个支承面(26)上测定汽车(12)相对于位置固定的周围(18)的沿汽车垂直轴线(56)方向的力(Fz)，特别是测定汽车(12)相对于称量板(16)的这种力(Fz)。
12.按权利要求8至10之任一项的方法，
其特征为，将汽车(12)相对于称量板(16)固定。
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