Оптический стенд для контроля углов установки управляемых колес транспортного средства

 

Использование: при диагностике технического состояния автомобилей и предназначено для проверки и регулировки углов развала и схождения управляемых колес, продольных и поперечных углов наклона шкворней и взаимного положения осей задних и передних колес. Сущность изобретения: оптический стенд содержит источник 1 света, два закрепленных на оси управляемых колес 2 и 3 зеркала 4 и 5, четыре зеркала 10-13, расположенных под углом 45° к световому потоку, и экран 7 с взаимно перпендикулярными шлаками, источник света представляет собой лазер, а одно из четырех зеркал (10) выполнено полупрозрачным. Дополнительно стенд снабжен экраном 6, при этом оба экрана 7 и 6 установлены соосно с управляемыми колесами и имеют центральные отверстия 8 и 9. В свою очередь зеркала 10-13 размещены в вершинах прямоугольника, одна из сторон которого совпадает с осью управляемых колес. 2 ил.

Изобретение относится к диагностике технического состояния автомобилей, предназначено для проверки и регулировки углов развала и схождения управляемых колес, продольных и поперечных наклонов шкворней и взаимного положения осей задних и передних колес и может быть использовано на станциях обслуживания, в гаражах и во всех случаях, когда требуется экспресс-информация о техническом состоянии автомобилей.

Наряду с оптическими стендами, результаты анализа которых приведены ниже, для определения углов установки колес используют механические и электрические приборы. Из них наиболее широкое применение получили механические стенды, основанные на измерении величины и направления действия боковых сил в контакте управляемых колес с опорной подвижной поверхностью (см. авт.св. СССР NN 437945, 1323901, 1332179). Достоинством механических стендов является возможность определения с их помощью положения диагностируемых элементов во время движения автомобиля.

Оптические стенды замеряют фактические углы, т.е. геометрические параметры установки колес. При этом по сравнению с механическими аналогами они обладают более высокой точностью измерения, так как исключают погрешности, связанные с дефектами самого колеса и неточностью присоединения к колесу деталей приборов, и кроме того являются менее громоздкими и металлоемкими.

Суть измерения углов установки колес на оптических стендах (основными элементами которых являются зеркальные отражатели, проекторы и измерительные шкалы) заключается в определении угла наклона зеркального отражателя по величине смещения светового пятна на измерительной шкале.

Изучение отечественного и зарубежного опыта диагностирования автомобилей позволило выявить ряд оптических стендов, дающих наиболее высокое качество измерительной информации. Среди них отечественный прибор К-III, выполненный в виде двух проекторов, закрепленных на передних колесах автомобиля, и двух экранов с разметкой шкал; прибор III9М, состоящий из двух измерительных микроскопов с объективом с наклоненным зеркалом и двух зеркальных отражателей; стенд Р-5, разработанный западногерманскими специалистами и состоящий из двух измерительных линеек и вращающегося проектора, стационарные стенды, описанные в авт.св. СССР N 349886 и N 1105776 и выполненные в виде двух проекторов, системы зеркал и экрана.

Недостатком первых двух стендов является неудобство пользования ими, так как в первом случае это связано с необходимостью постоянного перемещения экранов в точку нулевого отсчета по мере регулировки колес, а во втором с невозможностью одновременного наблюдения результатов измерений из-за того, что показания считываются по шкалам двух микроскопов.

К недостаткам стенда Р-5 относится размещение проектора без учета возможности непараллельного расположения осей задних и передних колес. Возникающая при этом погрешность вносит искажения в результаты показаний прибора.

Сложность конструкции проекторов, требующих высокой точности настройки и фокусировки, снижает достоинства стендов по авт. св. СССР N 349886 и N 1105776.

Однако общим для всех рассмотренных выше приборов является недостаточная мощность потока проекторов, что не позволяет их применять в помещениях с повышенной освещенностью, например при ярком дневном свете. Кроме того, луч света от обычных источников обладает большим коэффициентом рассеяния и проектируется на экран в виде пятна с бледно очерченными контурами, что затрудняет снятие показаний и проведение по ним регулировки колес.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и назначению является оптический стенд для контроля углов установки управляемых колес (авт. св. СССР N 1105776), содержащий два проектора с двумя расположенными под углом объективами, на одном из которых закреплены под углом 45^о к световому потоку боковые зеркала, два зеркала, зафиксированные в продольной плоскости колес, и экран с крестообразной шкалой. Внутри каждого проектора установлен источник света и зеркало с центральным отверстием.

Стенд работает следующим образом.

Для определения углов развала и схождения колес автомобиль устанавливают на стенд так, чтобы колеса с зафиксированными на них зеркалами соответствовали движению его по прямой. Выходящие из проекторов через первые объективы лучи отражаются от колесных зеркал, возвращаются внутрь проекторов и отраженные от внутренних зеркал через вторые объективы проектируются на экран. Положение световых пятен на экране показывает по горизонтальной шкале схождение колес, по вертикальной угол развала. Для определения продольных и поперечных углов наклона шкворней колеса поворачивают вправо и влево, при этом луч света, отраженный колесным зеркалом, уходит вперед или назад, но боковыми зеркалами возвращается через проектор обратно на экран. По расположению на экране светящихся пятен с помощью вертикальной и горизонтальной шкал судят о величинах продольных и поперечных углов наклона шкворня.

В известном стенде необычное выполнение проекторов обеспечивает достаточно высокую точность замеров, расширяет круг решаемых задач и позволяет проводить проверку аппаратуры без дополнительных средств. При всем том сложность конструкции проекторов вносит неудобства в обслуживание стенда. Это связано с настройкой проекторов, малейшее смещение зеркал, внутри которых приводит к расфокусировке светового луча. Кроме того, проекторы, как и все обычные источники света, не дают четкого сосредоточенного на экране светового пятна, что ограничивает применение стенда при ярком свете.

Целью изобретения является упрощение конструкции стенда при расширении области его применения.

Для этого оптический стенд для контроля углов установки управляемых колес, содержащий источник света, два зеркала, зафиксированные на оси управляемых колес с их внешних сторон, четыре зеркала, расположенные под углом 45^о к световому потоку, и экран с взаимно перпендикулярными шкалами, снабжен дополнительным экраном, причем оба экрана установлены соосно с управляемыми колесами и снабжены центральными отверстиями, а четыре зеркала размещены в вершинах прямоугольника, одна из сторон которого совпадает с осью управляемых колес, при этом одно из четырех зеркал выполнено с полупрозрачной поверхностью, а источник света в виде лазера.

Для определения взаимного положения осей задних и передних колес в стенде последнее из четырех зеркал выполнено полупрозрачным и на продолжении осей задних колес установлены два дополнительных зеркала под углом 90^о одно к другому, причем одно из них расположено параллельно последнему полупрозрачному зеркалу, в свою очередь на задних колесах закрепляют измерительные линейки.

Таким образом, сущность предлагаемого стенда заключается в замене двух проекторов со сложной конструкцией на лазер, дополнении его экраном с центральным отверстием и в соответствующем расположении экранов и зеркал, обеспечивающих прохождение лазерного луча и отражение его на экранах.

Эти признаки позволяют облегчить настройку стенда, упростить его конструкцию и расширить область его применения.

Изучение источников научно-технической и патентной информации в области контрольно-измерительной аппаратуры и в области осмотра, регулирования и испытания колес транспортных средств показало, что существуют технические решения, идентичные отдельным отличительным признакам предлагаемого стенда, но дающие в результате их использования иной эффект.

Известно и широко распространено применение лазера для получения яркого светового пятна на экране. Это свойство лазера используется, например, в лазерной указке. Предлагаемый стенд отличается от известного тем, что в лазерной указке луч попадает на экран непосредственно от источника, в предлагаемом же стенде он проходит на своем пути к экрану систему зеркал.

В стенде для проверки качества шин колес транспортных средств по авт.св. СССР N 1088672 лазер используется в качестве когерентного источника света. Исходящий из него световой луч разделяется на опорный и предметный, первый из которых расширяется с помощью оптического устройства и затем направляется посредством зеркал на регистрирующую пленку, где он совмещается с предметным лучом и образует галограмму. Таким образом признаки, касающиеся прохождения лазерного луча через систему зеркал в стенде по авт.св. СССР N 1088674, совпадают с аналогичными признаками предлагаемого стенда. Однако окончательные результаты, получаемые при этом, различны. В первом стенде прохождение луча через систему зеркал завершается получением галограммы, во втором созданием яркого светового пятна на экране.

Из изложенного следует, что предлагаемый стенд отвечает критериям "новизна" и "существенные отличия" и может быть отнесен к категории изобретений.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд; на фиг. 2 экран, с нанесенной на нем шкалой.

Основным элементом оптического стенда для контроля углов установки управляемых колес является лазерный источник. В экспериментальной установке хорошо проявил себя лазер I типа ЛГН-108 с помощью луча 1,5 мВт и диаметром светового пятна 2-4 мм. На колеса 2 и 3 диагностируемого автомобиля закрепляют зеркала 4 и 5, коаксиально с которыми на расстоянии 1-2 м устанавливают экраны 6 и 7 с крестообразной шкалой и с отверстиями 8 и 9, выполненными на перекрестии шкал диаметром 2,0-2,5 мм. На расстоянии 10-15 см от экрана 6 под углом 45^о к оси колес и к направлению светового потока устанавливают полупрозрачное зеркало 10, а на расстоянии 1,0-1,5 м от него зеркало 11. Под углом 90^о к зеркалу 11 на расстоянии, определяемом размерами колеи диагностируемого автомобиля, располагают зеркало 12 и перпендикулярно к нему на продолжении оси колес зеркало 13. Из фиг. 1 видно, что зеркало 10-13 находятся в вершинах прямоугольника, образованного ходом лазерного луча и осью управляемых колес, причем отражающие поверхности зеркал ориентированы под углом 45^о к направлению луча.

На выполненном указанным образом стенде можно определять и регулировать углы развала и схождения колес, поперечные и продольные углы наклона шкворней. Для расширения функциональных возможностей стенда в нем зеркало 13 выполняют полупрозрачным и на продолжении оси задних колес устанавливают дополнительные зеркала 14 и 15, первое из которых 14 располагают параллельно зеркалу 13, а второе 15 параллельно зеркалу 14. На колесах в свою очередь закрепляют штативы с измерительными линейками 16 и 17. Зеркало 15 выполнено полупрозрачным.

Эти дополнения позволяют определять на стенде кроме обычных параметров правильность положения задней оси относительно передней, правильность установки передних колес по отношению к продольной оси автомобиля и их перекос.

При установке отражающих зеркал на передние колеса деформацию дисков компенсируют регулировкой крепежных элементов, выполненных в виде двух дисков (не показаны), соединенных тремя винтами. Для этого колеса поднимают и, вращая, регулировкой винтов добиваются, чтобы лазерный луч на экране сосредоточился в одной точке. При этом зеркало устанавливается концентрично оси колеса.

Предлагаемый стенд работает следующим образом.

При включении лазера 1 от сети или от автомобильного аккумулятора лазерный луч, раздваиваясь на полупрозрачном зеркале 10, первым потоком через отверстие 8 в экране 6 падает на отражающее зеркало 4 и, отражаясь от него, попадает на экран 6. Второй поток проходит через систему зеркал 10-13, проникает через отверстие 9 в экране 7 на зеркало 5 и, отражаясь от него, попадает на оцифрованную поверхность экрана 7.

На экранах 6 и 7 нанесены две взаимно перпендикулярные шкалы 18 и 19 (фиг. 2), из которых вертикальная служит для замера углов развала колес, а горизонтальная 44 для определения углов схождения и поворота колес. Замер продольных углов наклона шкворней, измеряемых по изменению угла развала при повороте передних колес вправо и влево, производится по вертикальным шкалам, нанесенным на периферии экранов. Параллельность положения задних и передних мостов определяется по положению пятна относительно центра линеек 16 и 17.

Положительный эффект от использования предлагаемого стенда по сравнению с прототипом состоит в упрощении его конструкции, обеспечении возможности работы в помещении с повышенной освещенностью и при отсутствии напряжения в сети от автомобильных аккумуляторов.

Достоинством стенда является простота его проверки и настройки, которые производятся без дополнительных контрольно- измерительных средств. Правильность положения зеркал 10-13 и экранов 6 и 7 в стенде определяют перед установкой в него автомобиля по положению пятна на экране 6. В случае идеальной настройки оно должно спроектироваться в центр перекрестия шкал.

Предлагаемый стенд прост и удобен в обслуживании за счет того, что регулировщик, выполняя регулировку под автомобилем, сразу видит на экранах результат своих действий, при этом ему не нужно покидать рабочее место.

Формула изобретения

1. ОПТИЧЕСКИЙ СТЕНД ДЛЯ КОНТРОЛЯ УГЛОВ УСТАНОВКИ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий источник света, два зеркала, фиксируемые на оси колес с внешних их сторон, четыре зеркала, расположенные под углом к световому потоку, и экран с измерительными шкалами, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным экраном с измерительными шкалами, причем каждый экран установлен параллельно соответствующему зеркалу из указанных двух зеркал и в них выполнены отверстия, соосные с осью исследуемых колес, располагаемой в плане на одной из сторон прямоугольника, в вершинах которого под углом 45^o к световому потоку расположены четыре зеркала, при этом ближайшее к источнику света одно из четырех зеркал выполнено полупрозрачным, а источник света представляет собой лазер.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен параллельными друг другу и расположенными под углом 45^o к световому потоку дополнительными зеркалами, размещаемыми с внешних сторон колес задней оси автомобиля, и измерительными линейками, фиксируемыми на оси задних колес с внешних их сторон, причем ближайшее к источнику света одно из дополнительных зеркал и последнее от источника света по периметру указанного прямоугольника выполнены полупрозрачными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2