JPH11509926A - 自動車における空気力学的測定のための方法と風洞計量器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流体（走行向かい風）が流れる間に自動車に生じる力とモーメントの調査のためのこの発明による方法は、車輪リム（１７）の気流効果から生じる気流 あるいはこれから導き出される 調査されることで傑出している。これによって風洞試験と、路上での実際の走行試験との大幅な一致を作ることができる。この発明による方法は特に、２４成分計量器と、いわゆるブリッジ計量器または６成分計量器に使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車における空気力学的測定のための方法と風洞計量器 この発明は流体が流れる間に自動車に生じる力およびモーメントの調査のため の方法と、この方法の実施のために使用される風洞計量器に関する。 対応する方法と、その実施のために適した風洞計量器は、技術の現況において 十分に知られている。その限りにおいて指摘しなければならないのは例えば、ヨ ーロッパ特許公報0 168 527 Ｂ1および 0504 437 Ｂ1 である。これらの特許書 類のそれぞれの明細書序文には、いわゆる６成分または７成分風洞計量器の基本 的構造が述べられている。 前者の特許の重点が、車台すなわち車輪懸架とタイヤの弾性のため空気力の作 用によって生じる、計量器上での自動車の位置変化をモーメント測定の場合に考 慮する点にあるに対して、後者の特許の目標は、空気力学的力とモーメントの決 定の際に達成する特に高い精度であり、特にタイヤと走行機構の弾性性状を考慮 し、実際の力の作用点が正確に測定と計算に入っている。 技術の現況に記載された風洞計量器の場合、力は車輪を通して計量器プレート に導入される。これらはそれぞれダブルローラ、またはシングルローラあるいは ミニ・コンベヤーベルトからなる小さい駆動ユニットを備えている。いかなる力 の末端も外部へ出さないようにするため、駆動モーターもプレート中に据え付け る。これによって全ユニットは計量されるシステムの部分となる。自動車の束縛 は適切な支柱を通じて行われ、これらの支柱は例えば車両リブ（車両ジャッキ受 け）の前後で、あるいはまたばねのない走行機構要素にも固定される。ここから 伝達された力は同じく計量器プレートに導かれる。モーメントは本来、支柱から プレート内へ導かれてはならず、これはさもないと、現実（道路上の走行）に対 して車輪接地力の歪曲にいたるためである。 よく知られた技術の現況から出発してこの発明の根底となる課題は、風洞計量 器上での力とモーメントの調査のための方法を最適化し、道路上における実際の 走行試験と広範囲にわたり一致することを確立することにある。 これは、請求項１の特徴部分の発明によって成功する。方法の実施のために特 に適した風洞計量器は、請求項３に記載されている。 この発明の根底となる知識は、技術の現況において従来の試験配置が重大な欠 点を有しており、調査した力とモーメントが車輪のために加えられるべき駆動出 力、すなわちその気流出力を含んでいなく（車輪リムが回転する車輪においてま た追加の走行風影響の場合、半径方向／軸方向気流として働き、これが例えば制 動冷却のための利用されることから生じる）、これは計量器プレート駆動ユニッ トの（電気）駆動モーターが、試験配置の計量される部分にあり、このため駆動 モーメントが内部支持力として決定されないためである。しかし車輪の気流性能 の決定は有意義であり、例えば最高速度測定または停止測定との論理的比較を行 うことができる。 この方法の有利な再構成は請求項２に述べられている。 この発明を実施例によって以下に説明し、付属の図面に示す。この図面は風洞 計量器１０の部分として、乗用車２の車輪１に所属し これを支持する計量器プレート３を示す。この計量器プレートはその主要な構造 において当業者によく知られており、したがってここでは略図で示してある。車 輪１を直接に支持し駆動するために，一対のローラ４、５からなるコンベヤベル トユニットが用いられる。このローラ４、５は上記車輪１にのみ当たるコンベヤ ベルト６によって巻き付けられ、しかもローラ４、５の一方のローラ４は伝動ベ ルト７を使い電動機８によって駆動される。電動機は適切なロードセル９の上方 で計量器プレート３の内側に収容されているため、試験実施の間に駆動モーター （電動機８）の反作用モーメントを決定することができる。 風洞計量器１０の内側には計量器プレート３の面に更にロードセル１１、１２ 、１３を収容しているため、よく知られた方法で、試験実施の間に生成力（浮力 、空気抵抗、側方力）と生成モーメント（縦揺れ、ヨーイング、および、横揺れ モーメント）を算出することができる。 自動車２の拘束は車両リブ１５の所で各車輪１に所属する支持ユニット１４に よって行われ、（固定点は走行機構でもありうる）、その際に伝達された力が固 定点１６で計量器プレート３へと導かれる。この時、この車両拘束がモーメント を伴ってもかまわない。むしろ誤って計量器プレート３へと導入されたモーメン トは、全システムの２４成分特性に基づき算出され、測定された車輪接地力の修 正のために利用することができる。 電動機８の反作用モーメントの既述のとおり算出することによって、この発明 方法によるリム１７の気流効果を決定することが可能となる。このためには先ず 、いわゆるゼロ点測定、したがって風速 （矢印１８）がゼロで、かつ、車輪が静止状態の時の測定を行わなければならな い。この測定は自動車２の重量影響の結果である自重力と自重モーメントの決定 に役立つ。 その後さらに風速ゼロではあるが、今度は車輪駆動（コンベヤーベルト６）を 伴って測定が行われる。これによって風速ゼロの時の れるべき車輪軸受摩擦モーメントＭ_reibは、計量器ユニットによっては測定され ない。これは対応する力Ｆ_reibが、すべてのモーメントの基準点となる車輪接地 面１９に作用するためである。これに反 計量器プレート３に戻され、そこで測定される。これと平行して次式の和として の電動機８の反作用モーメントＭ_reakOが計量器セル９を通じ決定される。 ドセル９の信号（Ｍ_reakO）との差として、各車輪１に伝達される摩擦モーメン トＭ_reibが得られる。 これに続いて風（矢印１８）を伴う測定において先ず各車輪１で、６つの空気力 学的力とモーメント（図面に示すように添字−０−が ない）、すなわちそれ自体はよく知られているように、合計で２４の成分が決定 される。これらは公知の空気力学的車両計量値である抵抗、浮力、側方力、縦揺 れ・ヨーイング・横揺れモーメントに換算される。これらのモーメントの代わり にもとより公知の方法で浮力と側方力をそれぞれ前車軸と後車軸について分離し て表示することもできる。ただしこのように測定された縦揺れモーメントＭ_N'に れて含まれる。したがって次式が得られる。 ４つの電動機８下方のロードセル９はにそれぞれモーメントの和が生じる。 で、すでに上記で暗示したように、もはや添字−０−は含まれていない。式（３ ）と（４）の差から次式が得られる。 結局気流影響（気流モーメント）の分を修正した縦揺れモーメントＭ_Nは式（５ ）と（２）の和として表される（計量器プレート３へのそれ自体は認められない モーメント導入を考慮して）。 の差として表される。 円周波数ωを乗じることにより、空気力学的損失量の加算された求める各車輪１ の気流出力が得られる。したがって 上記の２４成分計量器の代わりに、いわゆるブリッジ計量器または６成分計量器 を使用することにより、気流出力調査のための方式が類似の方法で行われる。こ のような代替の計量器においては、公知のようにすべての駆動ユニットは共通の 枠（計量器ブリッジ）に載っており、すべての力とモーメントは各個別の車輪に ついてではなく、全ブリッジで共通して測定される。このようにして数値Ｍ_Nと

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年６月３０日 【補正内容】 請求の範囲 １． 流体が流れる間に自動車に生じる力とモーメントの調査のための方法であ って、回転する車両車輪（１）において、車輪リム（１７）の気流作用から生じ る気流モーメント、またはそこから導出される気流出力も調査されることを特徴 とする方法。 ２． 次の段階を特徴とする請求項１に記載の方式 − ゼロ測定、すなわち、自動車（２）の重量影響の結果である自重力と自重モ ーメントの調査のため流体流れを伴わない状態での測定の実施、 − 再び流体流れは伴わないが、車輪駆動（コンベアベルト６）は び車輪駆動に用いられる駆動モーター（８）の反作用モーメントＭ_reakOのそれ ぞれ調査のための測定、 − 車輪（１）に現れる空気力学的力とモーメントの調査のため、また反作用モ ーメントＭ_reakの調査のための、流体流れ（矢印１８）と車輪駆動（コンベヤベ ルト６）を伴った状態での測定。 ３． 請求項１による方法の実施のためのものであって、車輪（１）に所属する 少なくとも一つの、また少なくとも一つのコンベヤベルトユニット（ローラ対４ 、５、コンベヤベルト６、伝動ベルト７、電動機８）を備える計量器ユニット（ 計量器プレート３、計量器ブリッジ）からなっており、風洞計量器（１０）の内 部には、生じる力とモーメントの調査のためにロードセル（１１、１２、１３） が収容されている風洞計量器において、ロードセル（９）によって反作用モーメ ントの調査ができるように各駆動モーター（電気機８）が配置されていることを 特徴とする風洞計量器。 ４． 車両（２）の束縛が、各車両車輪（１）に所属する支柱ユニット（１４） によって行われ、支柱ユニットが車両側で（車両リブ１５、走行機構）固定され 、しかも伝達された力が直接計量器プレート（３）の中へ導入されることを特徴 とする、請求項３に記載の風洞計量器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 流体が流れる間に自動車に生じる力とモーメントの調査のための方法であ って、車輪リム（１７）の気流作用から生じる気流モーメントまたはそこから導 出される気流出力も調査されることを特徴とする方法。 ２． 次の段階を特徴とする請求項１に記載の方式 − ゼロ測定、すなわち、自動車（２）の重量影響の結果である自重力と自重モ ーメントの調査のため流体流れを伴わない状態での測定の実施、 − 再び流体流れは伴わないが、車輪駆動（コンベアベルト６）は び車輪駆動に用いられる駆動モーター（８）の反作用モーメントＭ_reakOのそれ ぞれ調査のための測定、 − 車輪（１）に現れる空気力学的力とモーメントの調査のため、また反作用モ ーメントＭ_reakの調査のための、流体流れ（矢印１８）と車輪駆動（コンベヤベ ルト６）を伴った状態での測定。 ３． 請求項１による方法の実施のためのものであって、車輪（１）に所属する 少なくとも一つの、また少なくとも一つのコンベヤベルトユニット（ローラ対４ 、５、コンベヤベルト６、伝動ベルト７、電動機８）を備える計量器ユニット（ 計量器プレート３、計量器ブリッジ）からなっており、風洞計量器（１０）の内 部には、生じる力とモーメントの調査のためにロードセル（１１、１２、１３） が収容されている風洞計量器において、ロードセル（９）によって反作用モーメ ントの調査ができるように各駆動モーター（電気機８）が配置されていることを 特徴とする風洞計量器。 ４． 車両（２）の束縛が、各車両車輪（１）に所属する支柱ユニット（１４） によって行われ、支柱ユニットが車両側で（車両リブ１５、走行機構）固定され 、しかも伝達された力が直接計量器プレート（３）の中へ導入されることを特徴 とする、請求項３に記載の風洞計量器。