[发明专利]用于确定车轮的阻力的空气动力力矩的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于精确确定车轮的阻力的空气动力力矩的方法。所述方法适用于陆地运输车辆。

背景技术

应记得，车轮被定义为由轮辋、轮盘和轮胎组成。轮胎(也称为外胎)安装于轮辋上，以形成车轮。

目前在许多国家中对轻型轿车和轻型多用途车辆采取燃料消耗和污染的控制措施。不幸的是，这些措施不可能精确确定轮胎对向前行驶的阻力的贡献。

应记得，由轮胎所导致的向前行驶的阻力包括如下三个部分：滚动阻力(或力)、空气动力阻力和阻力的空气动力力矩(或通风转矩)。

因此，为了计算或估计所述向前行驶的阻力，从业者对简单安装于轮辋上的轮胎在测试床上进行测量，或甚至借助使用计算机软件进行模拟。

然而，由于目前的测量技术仅通过使安装于轮辋上并设置于不含任何保护的开放环境中的轮胎减速而简单地估计阻力的空气动力力矩，因此在测试床上进行的这些测量或模拟不提供接近于在轮胎的实际使用条件下所遇到的值的阻力的空气动力力矩值。

目前，诸如阻力的空气动力力矩的物理参数为数学估算的主题，尽管如此，所述数学估算仍不能令人满意，因为它们估算不充分。

因此，阻力的空气动力力矩的更精确和更理想的测量将允许更好地评估由车轮所导致的向前行驶的阻力，因此允许更好地评估其对燃料消耗的影响。

因此，需要能够使用一种方法，所述方法用于在类似于通常使用条件的那些条件下极精确、可靠和可重复地确定车轮的阻力的空气动力力矩。

发明内容

因此，本发明的主题为一种通过计算设定为围绕轴线旋转的车轮的旋转速度与所述车轮围绕所述轴线的惯性的乘积相对于时间的变化，从而确定车轮的阻力的空气动力力矩M_aéro-EM的方法，所述车轮配备有用于获取并记录其旋转速度的数值的设备。

本发明的特征在于所述车轮由可移除的盖保护，且特征在于使设定为与传送带接触，并在时间t₀时由传送带初始驱动的所述车轮在t₀之后的时间t₁时与所述传送带失去接触，并同时持续经受空气流，且特征在于将所获取的随时间而变化的所述车轮的旋转速度ω(t)的测量值输入如下数学公式：

I_EM(dω(t)/dt)＝M_aéro-EM(t)+M_f(t) (I)

其中

-I_EM表示车轮围绕所述旋转轴线的惯性力矩的值，

-ω(t)表示所述车轮的瞬时旋转速度，

-M_f(t)表示车轮的轮毂的摩擦力矩的值，且

-M_aéro-EM(t)表示所述车轮的阻力的瞬时空气动力力矩。

根据本发明的方法提供了如下优点：能够适用于任何类型的轮辋、车轮罩或轮胎，能够便宜地实现，以及能够简单快速地实施。

最后，所述方法可以快速容易地提供与在常规驾驶条件下发生在车辆上的数据类似的数字数据。

根据本发明的方法使用可移除的盖保护车轮有可能重现车轮行驶的实际条件，即将车轮设置于半保护的外壳中，所述半保护的外壳通常由车辆的车轮拱罩组成。根据本发明的盖可具有尽可能地接近在陆地车辆车轮拱罩中遇到的形状的任何三维几何形状。

迄今为止，已使用在实验室中标准化的模型来测量安装于轮辋上并加压的新轮胎的滚动阻力。这种模型的例子包括标准ISO/FDIS28580，所述标准ISO/FDIS 28580考虑各种物理和数学参数以测量或计算它们；总体获得的结果有可能尽可能精确地评价和/或量化轮胎的滚动阻力。

与陆地运输车辆(汽车、厢式货车、重型货物车辆)的车轮组的动力学相关的参数由两种不同的运动组成：水平平移运动和旋转运动。这两种运动引起与围绕轮胎的空气流相关的应力，因为空气流在轮胎表面处产生压力场和粘性摩擦场。

施加至这种车轮组的空气动力应力首先导致纵向拖曳阻力，其次导致对抗车轮旋转的阻力的空气动力力矩。

尽管使用目前的数学模型(所述数学模型使用在风洞中获得的测量)易于评价纵向阻力，但阻力的空气动力力矩在风洞测量中不考虑。然而，所述合力(其迄今为止被认为是不希望的部分)的确对与车轮的向前行驶的阻力相关的燃料消耗结果具有显著的影响。

简单实现的根据本发明的方法允许在与车轮在实际行驶情况中遇到的那些条件类似的条件下量化所述的阻力的空气动力应力。