(57)【要約】  一つの天秤板（１６）が、物体の重量を支持するために使用され、周辺の固定物（１８）に対して支承部（２８）を介して支承されている、物体、特に車両（１２）の空力測定用のテストスタンド（１０）および方法は、本発明により前記支承部（２８）が少なくとも一つの磁気マウント（３０）を備えて構成されることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体、特に車両（１２）の空力測定用のテストスタンド（１０）にて、前記物体の重量を支持するために利用され、周辺の固定物（１８）に対して支承部（２８）で支承される天秤板（１６）を有するテストスタンドにおいて、
前記支承部（２８）が、少なくとも一つの磁気マウント（３０）を備えて構成されることを特徴とする、テストスタンド。
【請求項２】
請求項１に記載のテストスタンドにおいて、
前記少なくとも一つの磁気マウント（３０）が、少なくとも一つの磁気コイル（３４）と、前記磁気コイル（３４）を介して電流を送ることができる電源（３６）とを備えて構成されることを特徴とする、テストスタンド。
【請求項３】
請求項２に記載のテストスタンドにおいて、
前記磁気コイル（３４）を通り流れる電流の変化を算出して、前記天秤板（１６）に作用する力の変化に関する情報に変換できるようにする評価装置（３８）が備えられていることを特徴とする、テストスタンド。
【請求項４】
請求項２または３に記載のテストスタンドにおいて、
前記磁気コイル（３４）を通り流れる電流を、前記天秤板（１６）に作用する力に応じて変更できるようにする制御装置（４０）が備えられていることを特徴とする、テストスタンド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のテストスタンドにおいて、
前記物体の周囲をシミュレートするために走行ベルト（１４）が備えられていることを特徴とする、テストスタンド。
【請求項６】
請求項５に記載のテストスタンドにおいて、
前記走行ベルト（１４）が前記天秤板（１６）上に支持されており、さらに前記物体が前記走行ベルト（１４）上に支持されていることを特徴とする、テストスタンド。
【請求項７】
物体、特に車両（１２）の空力測定方法であって、
前記物体をテストスタンド（１０）の天秤板（１６）で支持する工程、および、
前記天秤板（１６）を少なくとも一つの磁気マウント（３０）を使用して支承する工程から成る、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記磁気マウント（３０）に備えられる少なくとも一つの磁気コイル（３４）を介して電流を送る工程、前記電流の変化を算出する工程、および前記算出された変化を前記天秤板（１６）に作用する力に関する情報に変換する工程を特徴とする、方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の方法において、
前記磁気コイル（３４）を通り流れる電流を、前記天秤板（１６）に作用する力に応じて変更する工程を特徴とする、方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法において、
前記物体の周囲をシミュレートするために、走行ベルト（１４）を前記天秤板（１６）で支持する工程、および前記物体を前記走行ベルト（１４）で支持する工程を特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体、特に車両の空力測定用のテストスタンドに関するが、そのようなテストスタンドは、風洞天秤装置とも呼ばれ、これには一つの天秤板が備えられている。この天秤板は、物体の重量を支持するために使用されるものであり、支承部の上に載置されて周辺の固定物に対して支承されている。本発明はほかにも、物体、特に車両の空力測定方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から、空力測定用のテストスタンドが知られているが、そこでは車両の重量を受け止める少なくとも一つの接地面が、道路をシミュレートするための走行ベルトを備えて構成されており、この走行ベルト全体が天秤板の上に配置されている。天秤板は、流体支承部の上に載置されて周辺の固定物に対して支承されている。流体支承部の代わりに、空気支承部を導入することもできる。そこでは複数の秤量セルの形態をとる少なくとも一つの測定装置により、車両に作用する様々な力を、周辺の固定物に対する天秤板の相対運動の傾向に基づいて算出している。
【０００３】
そのようなテストスタンドおよびこれと組み合わされる測定方法により、それ自体としては比較的正確な、車両に生じる様々な空力の測定が既に可能ではあるが、それにもかかわらず、さらに可能な限り回避されなければならない誤差を生じている。
【０００４】
【特許文献１】ドイツ公開特許第１０３３８６３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、一段と高い測定精度を達成できるようにする、車両の空力測定用のテストスタンドおよび方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、本発明により請求項１に記載の装置および請求項７に記載の方法によって解決される。有利な展開構成例は従属請求項に説明される。この種のテストスタンドは、本発明においては、支承部が少なくとも一つの磁気マウントを備えて構成されることを特徴とする。本発明にしたがった方法では、物体をテストスタンドの天秤板で支持するとともに、この天秤板を少なくとも一つの磁気マウントを用いて支承することが企図される。  本発明により、風洞天秤装置の天板板の支承部が改良されることによって、本発明が解決しようとする課題である一段と高い測定精度が達成される。本発明にしたがった磁気マウントないしは磁気支承部により、天秤板のマウントには完全な摩擦ゼロ状態がもたらされる。本発明においては、少なくとも三つの磁気マウントが、固定式ベースフレームと秤量フレームとの間に配置される。ほかにも本発明にしたがった磁気マウントにより、テストスタンドの実現および稼動のための技術的なコストを全体的に低減することができる。たとえばマウントの潤滑および／または冷却を廃止することができる。また本発明にしたがった磁気マウントのメンテナンスコストも、これらが無接点方式で作動するために比較的僅かである。最後に本発明により、既存のテストスタンドの一部に見受けられる作動信頼性の制約に関する問題も取り除かれる。
【０００７】
本発明の有利な展開構成例においては、少なくとも一つの磁気マウントが、少なくとも一つの磁気コイルと、この磁気コイルを通り流れる電流を送ることができる一つの電源とを備えて構成されている。換言すれば、この展開構成例においては、天秤板の支承部が、特に電気機械式のエネルギ変換器となっている、少なくとも一つの電磁式ないしは能動型磁気マウントを用いて構成されている。そのような能動型磁気マウントは、これに複数の永久磁石が備えられるだけでなく、選択により磁場を発生できるようにする少なくとも一つの磁気コイルを有している。このコイルの磁場の磁力には、電源から送られる磁気コイルを通り流れる電流の変化により、特にこの電流のアンペア数の変化により、影響を与えることができる。その結果、本発明にしたがったマウントのマウント特性に適切に影響を与えることが可能となる。
【０００８】
本発明にしたがったテストスタンドにおいては、ほかにも、磁気コイルを通り流れる電流の変化を算出して、これを天秤板に作用する力の変化に関する情報に換算できるようにする評価装置が備えられると好適である。磁気コイルを通り流れる電流の変化は、特に周辺の固定物に対する天秤板の相対位置の（微小な）変化により生じることがある。そのように展開構成される能動型磁気マウントでは、その機能に、完全に摩擦のない支承部としての機能も、また天秤板に作用する力、ひいては物体に作用する空力の測定装置としての機能も包摂されることになる。
【０００９】
本発明にしたがったマウントの少なくとも一つの磁気コイルの電流が変化することにより、磁場が変化し、それに伴い支承される部品に作用する力も変化する。逆に磁気マウントに外部から作用する力の変化も全て、その結果として、位置変化ないしは少なくとも位置変化の傾向を引き起こす。磁気マウントの内部では、この位置変化に伴い、流れる電流に変化が生じる。このため、支承される部品を、作用する力に対応して、テストスタンドの周辺の固定物に対する正しい位置に保持するためには、本発明にしたがって、磁気コイルを通り流れる電流を、天秤板に作用する力に従属して変更できるようにする制御装置が備えられると有利である。それにより、閉ループ制御装置ないしは制御ループが得られることになり、動作制御方式として電流制御を行う場合は、これを利用して、たとえば調整ストロークｓおよび制御電流Ｉが、次式に示すように力Ｆに写像されるようにしている：
【数１】
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式中、
ｋＩ    力‐電流係数
Ｉ    制御電流
s    調整ストローク
kｍ    機械剛性
ｋＩ２、ｋｓ２    非線形効果に配慮する係数
ｋｓ    磁気
【００１０】
すなわち本発明においては、制御電子回路を適切に設計することにより、閉ループ制御装置が展開構成ないしは拡張されて測定装置となっている。この機能において、能動型磁気マウントは、従来の油圧マウントにも、また従来の秤量システムの測定装置にも取って代わるようになっている。
【００１１】
原則的に天秤板を有する全ての風洞天秤装置に適用することができるこの解決策は、物体の周囲をシミュレートするために走行ベルトが使用されており、それ以外にもこの走行ベルトが有利なことにも天秤板の上に支持されており、さらに物体自身がこの走行ベルトの上に（特に完全に）支持されている、テストスタンドを対象として使用されると、非常に好適である。
【００１２】
特に本発明にしたがった能動型磁気マウントの関数的な対応関係Ｆ＝ｆ（ｓ，Ｉ）（上を参照）の系固有の特性により、ストロークおよび／または電流測定を通じて、空力を決定する可能性が開かれる。それにより、従来型支承部のひずみゲージやピエゾ素子などの通常不可欠な秤量セルを、それに付随するコスト高な計測技術を含めて、廃止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下では本発明にしたがった物体の空力測定用テストスタンドの実施例を、添付の模式図に基づいて詳しく説明する。
図１および図２には、車両１２の形態をとる物体の空力測定用のテストスタンド１０が示されており、このステトスタンド１０には、走行ベルト１４とその下側に位置する天秤板１６が含まれている。天秤板１６は、周辺の固定物１８に対して支持されている。
【００１４】
走行ベルト１４は、互いに対して平行に延びる、天板板１６の上のローラステイ２２に支持される二つのローラ２０を備えて構成されている。これらのローラ２０のまわりには、ベルト２４がかけわたされているが、これには、走行ベルト１４上に載置される車両１２を支持する合計四つの設置面が構成されている。
【００１５】
天秤板１６は、実質的に長方形であり、それぞれの角のところで、合計四つの支承部２８により周辺の固定物１８に支持されている。
これらの支承部２８はいずれも、一方では天秤板１６に固定して配置される少なくとも一つの永久磁石３２を、他方では周辺の固定物１８に対する相対位置を固定して取り付けられる少なくとも一つの磁気コイル３４を有する、能動型磁気マウント３０として構成されている。それぞれの磁気マウント３０の磁気コイル３４にはさらに、磁気コイル３４に通電して磁場を生成ないしは発生できるようにする電源３６が一つずつ接続されている。この磁場により、付属する永久磁石３２の磁場と一緒に、個々の磁気マウント３０のところで、天秤板１６が、周辺の固定物１８に対して摩擦なしで一定の範囲内で変位できるようにしている。
【００１６】
ほかにもそれぞれの磁気コイル３４には、付属の電源３６と一緒に一つの制御ループがもたらされるようにする評価装置３８が一つずつ接続されている。この制御ループにより、個々の磁気コイル３４を通り流れる電流の変化によって、付属磁場が変化し、それに伴い天秤板１６に作用する力が変化するようになっている。逆に、たとえば車両１２の空力など、磁気マウント３０に作用する力の変化は全て、位置変化をもたらし、それに伴い電流にも変化をもたらすようになっている。
【００１７】
この場合は、この電流変化の傾向を評価装置３８により評価して、電源３６に対して配置される制御装置４０により相応の電流制御を行うことにより、たとえば調整ストロークｓおよび制御電流Ｉが、上記の式
【数２】
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にしたがって、力Ｆに写像されることになり、それにより、試験の間に車両１２に作用する空力を非常に簡単に算出することができる測定装置が得られるようになる。
【００１８】
既述のようにテストスタンド１０上には、被測定車両１２が走行ベルト１４の接地面２６の上に載置されている。シミュレートされる路面５０の上にそのように載置された車両１２は、固定装置４８を使用して、テストスタンド１２から脱落しないように固定されている。
【００１９】
車両の走行方向５２をシミュレートするためには、車両１２の下側で、ベルト２４がローラ２０により回転されるようにするとよい。図示されない風洞により、テストスタンド１０上に位置する車両１２に風（図２の風向き５４を参照）を当て、シミュレートすることができる。その場合は、試験の間に同時に測定装置として作用する上述の能動型磁気マウント３０を利用して、車両１２に当たる風により作用する前後力および横力（ＦｘおよびＦｙ）、モーメント、および揚力（Ｆｚ）が算出される。
【００２０】
すなわち試験の間には、風力Ｆが車両１２に風向き５４に作用する。この風力Ｆは、前後力Ｆｘおよび横力Ｆｙの二つの力の成分に分解することができる。これらの風力成分ＦｘおよびＦｙに起因して、固定装置４８には車両１２の支持力が発生する。この力は、固定装置４８を介して天秤板１６に伝達され、そこからさらに四つの磁気マウント３０に伝達される。それにより、磁気マウント３０による車両１２の空力前後力および空力横力の測定が行われるようにしている。
【００２１】
ベルト２４の上側が走行方向５２とは反対の向き５８に移動する間、車両１２の車輪には転がり摩擦力が発生する。この転がり摩擦力は、ベルト２４の駆動装置ないしはローラ２０により補償されるようになっている。この場合は、磁気マウント３０により車両１２に作用する風力ないしは風のモーメントだけが算出される一方で、ベルト２４上の車両１２の転がり摩擦力は、固定装置４８を介して天秤板１６に伝導され、空力および空力モーメントの測定には影響しない。
【００２２】
車両１２に作用する、特に走行風を理由とする揚力Ｆｚも同様に、上述の磁気マウント３０により算出される。その際に磁気マウント３０は、車両の（局所的な）「浮き上がり」や「抑え付け」を、車両１２の上下軸５６と平行な揚力に基づき算出するようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明にしたがった空力測定用テストスタンドの実施例の大幅に簡略化した側面図である。
【図２】図１に示されるテストスタンドの大幅に簡略化した上面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  テストスタンド
１２  車両
１４  走行ベルト
１６  天秤板
１８  周辺の固定物
２０  ローラ
２２  ローラステイ
２４  ベルト
２６  接地面
２８  支承部
３０  磁気マウント
３２  永久磁石
３４  磁気コイル
３６  電源
３８  評価装置
４０  制御装置
４８  固定装置
５０  路面
５２  走行方向
５４  風向き
５６  上下軸
５８  ベルト上側の移動方向
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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