(57)【要約】【課題】  従来の欠点を克服しつつテスト車両に作用する力（特に流体力学的な力）の測定を可能にすること。【解決手段】  リム７０及びハブ６０を備えて成るテスト車両用の車輪２において、前記ハブ６０と前記リム７０の間の空気流中に力センサ１０を設けた。また、該力センサ１０を、前記テスト車両の高さ方向ｚに作用する力、同幅方向ｙに作用する力及び同前後方向ｘに作用する力のうち少なくともいずれかを検出するよう設定した。【選択図】  図３
2008268212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム（７０）及びハブ（６０）を備えて成るテスト車両（４）用の車輪（２）において、
前記ハブ（６０）と前記リム（７０）の間に力センサ（１０）を設けたことを特徴とする車輪。
【請求項２】
前記力センサ（１０）を前記ハブ（６０）と前記リム（７０）の間の空気流中に設けたことを特徴とする請求項１記載の車輪。
【請求項３】
前記力センサ（１０）を、少なくとも前記テスト車両（４）の高さ方向（ｚ）に作用する力を検出するよう設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の車輪。
【請求項４】
前記力センサ（１０）を、少なくとも当該車輪（２）の径方向に作用する力を検出するよう設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪。
【請求項５】
前記力センサ（１０）を、少なくとも前記テスト車両（４）の幅方向（ｙ）及び／又は同前後方向（ｘ）に作用する力を検出するよう設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車輪。
【請求項６】
前記力センサ（１０）を、少なくとも、軸受、少なくとも１つのセンサ要素及びケーシングを備える構成としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車輪。
【請求項７】
前記力センサ（１０）を、前記軸受に作用する力を検出するためのひずみゲージを備える構成としたことを特徴とする請求項６記載の車輪。
【請求項８】
前記ケーシングを前記ハブ（６０）にフランジ留めしたことを特徴とする請求項６又は７記載の車輪。
【請求項９】
前記力センサ（１０）を、前記軸受を介してリム（７０）に連結したことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の車輪。
【請求項１０】
複数の車輪を備えたテスト車両（４）の実験装置において、
これら車輪のうち少なくとも１つを請求項１〜９のいずれかに記載の車輪としたことを特徴とする実験装置。
【請求項１１】
当該実験装置を風洞実験装置としたことを特徴とする請求項１０記載の実験装置。
【請求項１２】
前記テスト車両（４）の車輪を支持する駆動可能なベルト（９）を備える構成したことを特徴とする請求項１０又は１１記載の実験装置。
【請求項１３】
前記テスト車両（４）を拘束する拘束部材（７あるいは４１，４２，４３，４４）を設けたことを特徴とする請求項１１又は１２記載の実験装置。
【請求項１４】
前記拘束部材（７あるいは４１，４２，４３，４４）のうち少なくとも１つに、少なくとも１つの測定装置（６，３１，３２，３３，３４）を接続したことを特徴とする請求項１３記載の実験装置。
【請求項１５】
前記テスト車両（４）にステアリング制御器（５）を設けたことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の実験装置。
【請求項１６】
複数の車輪を備えたテスト車両（４）の空力特性検出方法において、
前記車輪のうち少なくとも１つを力センサ（１０）を備えた請求項３〜９のいずれかに記載の車輪とするとともに、前記力センサ（１０）によって少なくとも前記テスト車両（４）の高さ方向（ｚ）に作用する力を検出することを特徴とする空力特性検出方法。
【請求項１７】
前記力センサ（１０）によって、少なくとも前記テスト車両（４）の幅方向（ｙ）及び／又は同前後方向（ｘ）に作用する力を検出することを特徴とする請求項１６記載の空力特性検出方法。
【請求項１８】
請求項１２〜１５のいずれかに記載の実験装置に適用することを特徴とする請求項１６又は１７記載の空力特性検出方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの測定装置（６）に接続された少なくとも１つの前記テスト車両（４）の拘束部材（７）を使用することを特徴とする請求項１８記載の空力特性検出方法。
【請求項２０】
前記測定装置（６）によって前記テスト車両（４）の空気抵抗及びころがり抵抗を測定し、前記力センサ（１０）によって前記テスト車両（４）の空気抵抗のみを測定することを特徴とする請求項１９記載の空力特性検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リム及びハブを備えて成るテスト車両用の車輪と、複数の車輪を備えたテスト車両の実験装置と、複数の車輪を備えたテスト車両の空力特性検出方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に作用する流体力学的な力又はモーメントを測定するために、風洞実験をすることが知られており、このような風洞実験が例えば非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】"Aerodynamik des Automobils", Wolf-Heinrich Hucho, Vieweg & Sohn Verlag/GWV, Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来の風洞実験には複雑な構造と、このような構造に伴う大きな設置空間とが必要であるという問題がある。
【０００４】
本発明は上記問題にかんがみてなされたもので、その目的とするところは、従来の欠点を克服しつつテスト車両に作用する力（特に流体力学的な力）の測定を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、リム及びハブを備えて成るテスト車両用の車輪において、前記ハブと前記リムの間に力センサを設けたことを特徴としている。
【０００６】
このような車輪によれば、テスト車両に作用する力を、高い信頼性をもって検出することが可能である。特に風洞実験においては、風洞実験装置における複雑な構造を不要とすることが可能である。また、本発明によれば、車輪に設けられた力センサによってテスト車両の車輪の接地点近傍における力を測定することができるので、テスト車両に作用する力を正確かつ高い信頼性をもって検出することが可能である。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記力センサを前記ハブと前記リムの間の空気流中に設けたことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記力センサを、少なくとも前記テスト車両の高さ方向に作用する力を検出するよう設定したことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記力センサを、少なくとも当該車輪の径方向に作用する力を検出するよう設定したことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記力センサを、少なくとも前記テスト車両の幅方向及び／又は同前後方向に作用する力を検出するよう設定したことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記力センサを、少なくとも、軸受、少なくとも１つのセンサ要素及びケーシングを備える構成としたことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記力センサを、前記軸受に作用する力を検出するためのひずみゲージを備える構成としたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載の発明において、前記ケーシングを前記ハブにフランジ留めしたことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項９記載の発明は、請求項６〜８のいずれかに記載の発明において、前記力センサを、前記軸受を介してリムに連結したことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項１０記載の発明は、複数の車輪を備えたテスト車両の実験装置において、これら車輪のうち少なくとも１つを請求項１〜９のいずれかに記載の車輪としたことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、当該実験装置を例えば風洞実験装置としたことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１０又は１１記載の発明において、前記テスト車両の車輪を支持する駆動可能なベルトを備える構成したことを特徴としている。このような特に幅の広いベルトによれば、リムとハブの間に少なくとも１つの力センサを備えた車輪を有するテスト車両において、流体力学的な力を正確かつ高い信頼性をもって繰り返し検出することが可能となる。さらに、従来のような、流体力学的に不都合な車両上部の測定装置を不要とすることが可能である。
【００１８】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２記載の発明において、前記テスト車両を拘束する拘束部材を設けたことを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の発明において、前記拘束部材のうち少なくとも１つに、少なくとも１つの測定装置を接続したことを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１５記載の発明は、請求項１２〜１４のいずれかに記載の発明において、前記テスト車両にステアリング制御器を設けたことを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１６記載の発明は、複数の車輪を備えたテスト車両の空力特性検出方法において、前記車輪のうち少なくとも１つを力センサを備えた請求項３〜９のいずれかに記載の車輪とするとともに、前記力センサによって少なくとも前記テスト車両の高さ方向に作用する力を検出することを特徴としている。
【００２２】
また、請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の発明において、前記力センサによって、少なくとも前記テスト車両の幅方向及び／又は同前後方向に作用する力を検出することを特徴としている。
【００２３】
また、請求項１８記載の発明は、請求項１６又は１７記載の発明において、請求項１２〜１５のいずれかに記載の実験装置に適用することを特徴としている。
【００２４】
また、請求項１９記載の発明は、請求項１８記載の発明において、少なくとも１つの測定装置に接続された少なくとも１つの前記テスト車両の拘束部材を使用することを特徴としている。
【００２５】
さらに、請求項２０記載の発明は、請求項１９記載の発明において、前記測定装置によって前記テスト車両の空気抵抗及びころがり抵抗を測定し、前記力センサによって前記テスト車両の空気抵抗のみを測定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、従来の風洞実験装置の複雑な構造と、このような構造に伴う大きな設置空間を不要にしつつテスト車両に作用する力（特に流体力学的な力）の測定を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
＜実施の形態１＞
図１には、テスト車両４の空力特性値の検出に用いられる実験装置が示されている。該実験装置はノズル１を備えた風洞実験装置として形成されており、空気流のベクトルｗがノズル１によって規定されている。なお、テスト車両４はノズル１に対向するよう配置されている。
【００２９】
本実施形態では、テスト車両４にステアリング制御器５が設けられているが、テスト車両４を運転者によって走行軌道内に保持させることも可能である。また、テスト車両４を例えば矢印ｄ方向へ回転させる回転台３としての装置も設けられている。さらに、テスト車両４の各車輪２１，２２，２３，２４を支持するベルト９も設けられており、このベルト９が回転駆動可能となっているため、当該ベルト９に載置された各車輪２１，２２，２３，２４も回転することとなる。
【００３０】
すなわち、このベルト９によって、車両と路面との相対運動及び車輪の回転運動を風洞実験装置内で実現することが可能となっている。また、図１に示されたような比較的大きなベルト９の代わりに、各車輪２１，２２，２３，２４ごとに比較的小さなベルトを設けてもよい。この場合、これらのベルトに更にもう１つのベルトを設けることによって風洞実験用５ベルトシステムを構成することも可能である。しかし、非常に現実的な試験環境は図１に示すような比較的大きなベルト９によって達成され、この際、ベルト９は少なくともテスト車両４とほぼ同じ幅を有している必要がある。
【００３１】
また、図１に示す本実施形態においては、テスト車両４の各車輪２１，２２，２３，２４にはそれぞれ１つの力センサ１０（図３）あるいは１１，１２，１３，１４が設けられており、これら力センサ１１，１２，１３，１４によって車輪２１，２２，２３，２４における横力、揚力、逆揚力（ダウンフォース）及びころがり抵抗が検出可能となっている。なお、この力センサ１０あるいは１１，１２，１３，１４の構造、配置及び機能については、図３に基づき後述する。
【００３２】
さらに、本実施形態においてはテスト車両４を拘束する拘束部材７が設けられており、この拘束部材７は測定装置６に接続されている。そして、この測定装置６によって、拘束点における総空気抵抗及び総ころがり抵抗が測定されることになる。テスト車両４に作用する空気抵抗は、力センサ１１，１２，１３，１４によって検出されたころがり抵抗を測定装置６で測定した総空気抵抗及び総ころがり抵抗から減算することによって得られる。
【００３３】
＜実施の形態２＞
図２には空力特性値の検出用の実験装置の他の実施形態が示されており、この図２では、図１に示すものと同一の要素には同一の符号を付している。図２に示すものには、図１と違い、拘束部材７がテスト車両４の前後方向に設けられておらず、テスト車両４の側方に側方拘束部材４１，４２，４３，４４が設けられている。なお、図２に示すものとは異なるが、テスト車両４の側壁との角度を９０°とせずに、各側方拘束部材４１，４２，４３，４４と該側壁との角度を例えば４５°と１３５°の間の角度で互いに相違させることも可能である。なお、本実施形態においても、各側方拘束部材４１，４２，４３，４４はそれぞれ測定装置６に接続されている。
【００３４】
図３には、ハブ６０とリム７０の間に設けた少なくとも１つの力センサ１０を備えて成る本発明に係る車輪２が示されている。この力センサ１０は、少なくとも１つの軸受（不図示）と、少なくとも１つのセンサ要素（不図示）と、１つのケーシングとを備えて構成されている。図３に示すものにおいては、力センサ１０のケーシングはハブ６０にフランジ留めされており、このハブ６０は駆動軸８０に取り付けられている。さらに、車輪２はブレーキディスク５０を備えている。
【００３５】
しかして、力センサ１０によって車輪２の接地点近傍において高さ方向（ｚ方向）に作用する力が測定され、ｙ方向（車両幅方向）及び／又はｘ方向（車両前後方向）に作用する力は力センサ１０及び／又は測定装置３１，３２，３３，３４（図２）によって検出される。また、車輪２の径方向に作用する力は、力センサ１０によって、該力センサ１０の構造及び配置によって検出可能となっている。なお、傾斜して流れる空気流についても、ｙ方向の力を高い信頼性をもって検出することが可能である。
【００３６】
特に、比較的大きなベルト９を備えて構成された実験装置によれば、力センサ１０を備えて成る本発明による車輪２によって、抵抗係数及びこれに関連する力を高い信頼性をもって検出することが可能である。また、本発明によれば、風洞実験において不都合な車両上部の測定装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る力特性値の検出用の実験装置の概要図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る力特性値の検出用の実験装置の概要図である。
【図３】力センサを備えた車輪の構造を示す概要図である。
【符号の説明】
【００３８】
１            ノズル
２            車輪
３            回転台
４            テスト車両
５            ステアリング制御器
６            測定装置
７            拘束部材
９            ベルト部材
１０〜１４    力センサ
２１〜２４    車輪
３１〜３４    測定装置
４１〜４４    側方拘束部材
５０          ブレーキディスク
６０          ハブ
７０          リム
８０          駆動軸
【図１】
2008268212.tif 000003
【図２】
2008268212.tif 000004
【図３】
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