DE8803252U1

DE8803252U1 - Wind tunnel scale

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Publication number: DE8803252U1
Application number: DE8803252U
Authority: DE
Original assignee: Pfister GmbH
Current assignee: Pfister GmbH
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-07-06

Description

Wind tunnel scale:

Die Neuerung bezieht: sich auf eine Windkanalwaage nil: einzelnen Radplatinen zur Aufnahme der Kraftfahrzeugräder.The innovation relates to a wind tunnel balance nil: individual wheel plates for holding the vehicle wheels.

Eine derartige Windkanalwaage ist aus der DE-Z ATZ automobiltechnische Zeitschrift 87 (1985), Seite 31 bekannt, wobei die gattungsgemäße Windkanalwaage mit vier Einzelplattformen (sogenannte Radplatinen) zur Auflage der Fahrzeugräder mit einem anderen Watagentyp mit einer gemeinsamen Form verglichen wird. Hierbei wird angesprochen, daß die zur Berechnung der aerodynamischen Kennwerte benötigte Einzelkraftmessung der vier einzelnen Räder in entscheidender Weise von der Radaufstellung und den Federungseigenschaften des zu untersuchenden Fahrzeugs beeinflußt werden. Ebenso wird beschrieben, daß die Berechnungsfehler unmittelbar von der Meßgenauigkeit bei Spurweite und Radstand abhängig sind. Dabei wird der Schluß gezogen, daß bei Windkanalwaagen mit vier einzeln aufgelösten Radaufnehmern eine sinnvolle Fehlerkorrektur nicht möglich sei, da die durch unkontrollierbare Reifendeformationen hervorgerufenen Fehlereinflüsse überwiegen.Such a wind tunnel scale is known from the DE-Z ATZ automobile technical magazine 87 (1985), page 31, where the wind tunnel scale of this type with four individual platforms (so-called wheel plates) for supporting the vehicle wheels is compared with another type of scale with a common shape. It is mentioned here that the individual force measurement of the four individual wheels required to calculate the aerodynamic parameters is decisively influenced by the wheel positioning and the suspension properties of the vehicle being tested. It is also described that the calculation errors are directly dependent on the measurement accuracy of the track width and wheel base. The conclusion is drawn that with wind tunnel scales with four individually resolved wheel sensors, a meaningful error correction is not possible because the error influences caused by uncontrollable tire deformations predominate.

Die hier angesprochenen Fehlereinflüsse rühren daher, daß das Fahrzeug im Straßenbetrieb durch die Windkräfte Auf- bzw. Abtriebskräfte erfährt und über die Fahrzeugfederung bfcw. elastische Achsaufhängungen geringfügige Pendelbewegung nach oben und unten ausführt. Diese Höhenbewegung bewirken neben Änderungen der Kraftfahrzeugquerschnittsflache (projizierte Fläch«) durch die ausfedernde (z.B. Vorderachse) bzw. einfedernde Achse (z.B. Hinterachse) auch geringfügige Spur- und Radstandsänderungen.The error influences mentioned here arise from the fact that the vehicle is subjected to uplift and downforces by the wind forces during road use and carries out slight pendulum movements up and down via the vehicle suspension or elastic axle suspension. This vertical movement causes not only changes in the cross-sectional area of the vehicle (projected area) due to the rebounding axle (e.g. front axle) or compressing axle (e.g. rear axle) but also slight changes in track and wheelbase.

Beim MeBversuoh in Windkanal sind jedoch die Räder auf den einzelnen Plattformen fest justiert, so dad sich die Fahrwerkeaufhängung auf die oben beschriebenen wirklichen Spur- und Radetandewerte nicht einstellen kann. Als Folge tritt eine deutliche Verfälschung der Meßergebnisae im Windkanal gegenüber den tatsächlichen Verhältnissen auf der Strafte auf.However, when measuring in a wind tunnel, the wheels on the individual platforms are fixed so that the chassis suspension cannot adjust to the actual track and wheel position values described above. As a result, the measurement results in the wind tunnel are significantly distorted compared to the actual conditions on the track.

Demzufolge liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, an einer Windkanalwaage der genannten Art die beschriebenen Fehlereinflüsse zu vermeiden und somit eine möglichst hohe Meßgenauigkeit zu erreichen.The innovation is therefore based on the task of avoiding the described error influences on a wind tunnel balance of the type mentioned and thus achieving the highest possible measurement accuracy.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Durch die freien in Längs- und/oder Querrichtung verschieblichen Radplatinen der Windkanalwaage werden die oben angesprochenen, durch die Verspannung des Fahrwerks hervorgerufenen unkontrollierbaren Reifendeformationen sicher vermieden, so daß sich das Fahrzeug auch im Windkanal an die am Straßenbetrieb tatsächlich vorhandenen Sturz- und Radstandswerte einstellen kann. Damit wird auch die im Straßenbetrieb unter dem Einfluß der Windkräfte hervorgerufene Fahrzeugsquerschnitts-Flächenveränderung sehr genau erfaßbar.The wheel plates of the wind tunnel scale, which can be freely moved in the longitudinal and/or transverse direction, reliably prevent the uncontrollable tire deformations mentioned above, caused by the tensioning of the chassis, so that the vehicle can also adjust itself in the wind tunnel to the camber and wheelbase values that actually exist in road use. This also makes it possible to very precisely record the change in the vehicle's cross-sectional area caused by the influence of wind forces during road use.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist eine Radplatine sterr angeordnet, während die zugehörige Radplatine der gleichen Achse quer-, die diagonal zur letzteren längs- und die vierte Radplatine längs- und querverschieblich gelagert ist, da damit sowohl Spuränderungen (in Querrichtung) als auch Radstandeänderungen (in Längsrichtung) infolge der Fahrzeuglageveränderung bei der Anströmung wie in Wirklichkeit ermöglicht werden und somit die raßergebnisse mit den wirklichen Verhältniesen übereinstimmen.In an advantageous embodiment, one wheel plate is arranged rigidly, while the associated wheel plate of the same axle is mounted transversely, the one diagonally to the latter is mounted longitudinally and the fourth wheel plate is mounted longitudinally and transversely, since this enables both track changes (in the transverse direction) and wheelbase changes (in the longitudinal direction) as a result of the change in the vehicle position in the flow as in reality and thus the track results correspond to the actual conditions.

Zur Anpassung an aie verschiedenen Antriebearten, wie Vorder-, Heck- und ggf. Allradantrieb sind die Radplatinen vorteilhaft gleich groß dimensioniert, eo daß sie gegeneinander austauschbar ■ind.In order to adapt to the different types of drive, such as front, rear and possibly all-wheel drive, the wheel plates are advantageously dimensioned the same size so that they can be exchanged for one another.

Die Lagerung der Radplatinen eind bevorzugt als Wälzlager auegeführt, sie kann jedoch zur Erreichung noch geringerer Reibungewerte auch hydro- oder aerostat!roh auegebildet eein.The bearings of the wheel plates are preferably designed as roller bearings, but they can also be designed as hydrostatic or aerostatic bearings to achieve even lower friction values.

Zur noch genaueren Nachbildung der tatsächlichen Betriebsverhältniese auf der Strafte in Windkanal sind vorteilhafter Weise die Radplatinen oder du* Fahrzeug »albatFor an even more accurate reproduction of the actual operating conditions on the track in the wind tunnel, it is advantageous to use the wheel plates or the vehicle »albat

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duroh eohwingungeerzeuger wie"vibratoren, Sohwingelemente oder bei. hydro- bsw. aeroatatiaoher Lagerung pulsierender Mediumversorgung antreibbar, wobei die Frequenz und/oder Amplitude dieser Schwingungen veränderbar ist. Dadurch aind Seibungewideretände de« Fahrwerke 2·B. der Federungselenente der Radaufhängung aiaulierbar und Fehlereinflüsae für die «lindkanalneeaung korrigierbar.can be driven by vibration generators such as vibrators, vibration elements or, in the case of hydro- or aerodynamic bearings, a pulsating medium supply, whereby the frequency and/or amplitude of these vibrations can be changed. In this way, friction resistances of the chassis 2 or the suspension elements of the wheel suspension can be adjusted and error influences for the air channel adjustment can be corrected.

Somit wird die heute allgemein geforderte Meßgenauigkeit von +/-0,25 ·/·· deutlich unterschritten und größtmögliche Wirklichkeitsnahe der Windkanalmessungen erreicht.This means that the measurement accuracy of +/- 0.25 ·/·· generally required today is significantly exceeded and the greatest possible realism of the wind tunnel measurements is achieved.

The innovation is explained in more detail below using the drawing.

beschrieben und erläutert. Es zeigendescribed and explained. They show

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Fahrzeugs auf der Windkanalwaage,Fig. 1 a front view of a vehicle on the wind tunnel scale,

Fig. 2 is a side view of the wind tunnel balance according to Fig. 1, Fig. 3 a top view of the wheel plates of the | Wind tunnel balance according to Fig. 2. V

Fig. 1 zeigt eine Windkanalwaage 1, auf deren Radplatinen 2 ein schematisch dargestelltes Fahrzeug 3 mit dessen Rädern 4 gestellt ist. Die Räder 4 weisen die Spurweite S auf, die sich bei Bin- bzw. Ausfederung gemäß Pfeil 5 geringfügig ändert, da die Radaufhängung mit Quer- bzw. Schräglenkern 6 und Federn 7 um die Aufhängungsachsen 8 schwenkt.Fig. 1 shows a wind tunnel balance 1, on whose wheel plates 2 a schematically shown vehicle 3 with its wheels 4 is placed. The wheels 4 have the track width S, which changes slightly during rebound or extension according to arrow 5, since the wheel suspension with transverse or semi-trailing arms 6 and springs 7 pivots about the suspension axes 8.

Dabei sind gemäß der Neuerung die Radplatinen 2 an den Lagerungen 9, hier als Wälzlager angedeutet, in fagggriefefcang veree&iebb&r, wenn sieh die Spurweite dttreh Bin- be». Ausfederung bei Ab- bsw. Auftrieb verändert. Somit werden die Räder 4 bzw. deren Reifen bei Spuranderungen nicht in verfälschender Weise deformiert, sondern wie in Wirklichkeit verspannungsfrei genalten. Die jeweiligen beiAccording to the innovation, the wheel plates 2 on the bearings 9, here indicated as roller bearings, are in faulty condition when the track width is changed. Rebound during deceleration or lift. Thus, the wheels 4 or their tires are not deformed in a distorting way when the track changes, but are kept free of tension as in reality. The respective

Messungen auftretenden Radlasten werden über Krafteinleitungselemente, hier in Form von vertikal gelagerten Zylindern 10, anThe wheel loads occurring during measurements are transmitted via force introduction elements, here in the form of vertically mounted cylinders 10, to

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die Kraftmeflzellen 11 Übertragen.the force cells 11 transmit.

In Fig« 2 let das Fahrzeug 3 und der obere Teil der Windkanalwaage 1 in Seitenansicht dargestellt, ebenso die Kraftmeßzellen 11 mit den Krafteinieitungszyl indem 10 und den EiSdplatinen 2a, &bgr; mit Lagerung 9. Die Räder 4 mit den Radetand R federn hier an Länge- bzw. Sohräglenkern 12 gemäß den Pfeilen 13 ein bzw. aus.In Fig. 2, the vehicle 3 and the upper part of the wind tunnel scale 1 are shown in side view, as well as the force measuring cells 11 with the force introduction cylinders 10 and the ice plates 2a, 2b with bearings 9. The wheels 4 with the wheel bearing springs R move in and out here on longitudinal and longitudinal control arms 12 according to the arrows 13.

Bei Anströmung des Fahrzeugs 3 ergibt sich je nach aerodynamischer Auslegung z.B. an der Vorderachse Abtrieb und an der Hinterachse Auftrieb. Dies hat zur Folge, daß die Vorderräder einfedern, während die Hinterräder ausfedern, wodurch sich das Fahrzeug 3 gemäß den Pfeilen 14 vorn nach unten und hinten geringfügig nach oben bewegt, also gegenüber der unangeetrömten Ausgangslage geneigt im Wind liegt. Diese Höhenänderungen sind in Fig. 1 mit dem vertikalen Pfeil durch den Schwerpunkt des Fahrzeugs 3 angedeutet und können Änderungen im Radstand R und in der Querschnittsfläche A, hier lediglich in Höhenrichtung angedeutet, um einige Prozent gegenüber den Auegangewerten bewirken.When the vehicle 3 is exposed to airflow, depending on the aerodynamic design, there is downforce on the front axle and lift on the rear axle, for example. This results in the front wheels compressing while the rear wheels rebounding, causing the vehicle 3 to move downwards at the front and slightly upwards at the rear as shown by arrows 14, i.e. it is inclined in the wind compared to the initial position when there is no airflow. These changes in height are indicated in Fig. 1 with the vertical arrow through the center of gravity of the vehicle 3 and can cause changes in the wheelbase R and in the cross-sectional area A, indicated here only in the height direction, of a few percent compared to the initial values.

Durch die Lagerung 9, hier mit Rollen angedeutet, der Radplatine 2c des Hinterrades 4 ist dieses entsprechend den fahrzeugspezifischen Auf- bzw. Abtriebeverhältnissen und den dadurch verursachten Aus- bzw. Einfederungen bei sich ggf. daraus veränderten Radstand R in Längsrichtung verschiebbar, so daß sich die der Wirklichkeit entsprechende, z. B. nach vorn geneigten Fahrzeuglage und damit Fahrzeugsquerschnittsfläche A selbsttätig einstellt.Due to the bearing 9, here indicated with rollers, of the wheel plate 2c of the rear wheel 4, the latter can be moved in the longitudinal direction in accordance with the vehicle-specific up- and downforce conditions and the resulting deflection or compression, with the wheelbase R possibly changing as a result, so that the vehicle position corresponding to reality, e.g. tilted forwards, and thus the vehicle cross-sectional area A, is automatically adjusted.

Fig. 3 zeigt in Draufsicht die Freiheitsgrade der Lagerungen 9 der einzelnen vier Radplatinen 2, wodurch sieh sowohl Spur- als Radstandsanderungen bei Anströmung in windrichtung 15 virklichkeitsgerecht ausgleichen lassen. Hierbei ist die Radplatine 2a für das linke Vorderrad in Längs- und Querrichtung starr angeordnet, während die Radplatine 2b für das rechte Vorderrad an der Lagerung 9 quer verschiebbar ist. Ergibt sich bei der Anströmung an der Vorderachse Abtrieb und damit Einfederung wird sich gesäS der äusgangslage nach Fig. 1 dieFig. 3 shows a top view of the degrees of freedom of the bearings 9 of the four individual wheel plates 2, whereby both track and wheelbase changes can be realistically compensated for when the airflow is in the direction of the wind 15. The wheel plate 2a for the left front wheel is rigidly arranged in the longitudinal and transverse directions, while the wheel plate 2b for the right front wheel can be moved transversely on the bearing 9. If the airflow on the front axle results in downforce and thus deflection, the

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Spurweite 8 geringfügig verringern, so daft sich die Radplatine 2b dee rechten Vorderrade etwas zur Fahrzeugmitte verschieben würde.Reduce track width 8 slightly so that the wheel plate 2b of the right front wheel would move slightly towards the center of the vehicle.

Die Radpiatinen 2c,d der Hinterachse Bind zum Ausgleich von Radstahdeänderungen an den Lagerungen 9, hier wie ale sahiebetühmingen angedeutet, länge verschiebbar gelagert, wobei die Radplatine 2d des rechten Hinterrades entsprechend der Radplatine 2b des rechten Vorderrades zusätzlich auch quer verschiebbar ist, um auch Spuränderungen an der Hinterachse ausgleichen zu können. Bei spurkonstanten, Achskonstruktionen wie z.B. Starrachsen kann auf eine querverschiebbare Lagerung selbstverständlich verzichtet werden.The wheel plates 2c,d of the rear axle are mounted so that they can be moved lengthwise to compensate for wheel position changes on the bearings 9, as indicated here in the drawings, whereby the wheel plate 2d of the right rear wheel can also be moved transversely in accordance with the wheel plate 2b of the right front wheel in order to be able to compensate for track changes on the rear axle. In the case of axle designs with a constant track, such as rigid axles, transversely movable bearings can of course be dispensed with.

Von der hinteren linken Radplatine 2c greift hier beispielhaft ein Schwingungserzeuger 16, z.B. ein Hydropulser an, mit dem durch Einbringen von Schwingungen, z.B. entsprechend den Belastungen bei Seitenwind, die Reibungswiderstände der Fahrwerkskonetruktion den Betriebeverhältnissen auf der Straße gleichzusetzen sind, so daß und damit die Meßgenauigkeit weiter gesteigert werden kann.From the rear left wheel plate 2c, a vibration generator 16, e.g. a hydropulser, is used here, for example, with which by introducing vibrations, e.g. corresponding to the loads in crosswinds, the frictional resistance of the chassis construction can be made equal to the operating conditions on the road, so that and thus the measurement accuracy can be further increased.

Claims

Claim

1. Wind tunnel balance, in particular for measuring forces and moments on real motor vehicles, with individual wheel plates for receiving the motor vehicle wheels, characterized in that at least two wheel plates (2) have longitudinally and/or transversely displaceable bearings (9).

2. Wind tunnel balance according to claim 1, characterized in that a wheel plate (2a) is rigidly arranged on the left and the associated wheel plate (2b) of the same axis is mounted transversely, the diagonal wheel plate (2c) is mounted lengthwise to the latter and the fourth diagonal plate (2d) is mounted lengthwise and transversely on the bearings (9).

3. Wind tunnel balance at least according to claim 1, characterized in that the wheel plates (2) are interchangeable.

4. Wind tunnel balance according to claim 1, characterized in that the bearings (9) are designed as roller bearings.

5. Wind tunnel balance at least according to claim 1, characterized in that the bearings (9) are designed to be hydrostatic.

6. Wind tunnel balance at least according to claim 1, characterized in that the bearings (9) are aerostatically designed.

7. Wind tunnel balance according to claim 1, characterized in that the wheel plates (9) can be driven with adjustable frequency/amplitude by vibration generators (16).

8. Wind tunnel balance, at least according to claim 1, characterized in that the vehicle (3) can be driven with adjustable frequency/amplitude by vibration generators (16).