Устройство для определения углов установки колес транспортного средства

 

Изобретение относится к устройствам для проверки и регулировки углов установки колес транспортного средства. Сущность: устройство для определения углов установки колес транспортного средства, содержит П-образную раму, состоящую из стоек и поперечины, параллельной оси колес транспортного средства, измерительный элемент для определения схождения колес, содержащий шкалу с нулевой отметкой, фиксаторы для закрепления рамы на колесах, каждый из которых выполнен в виде кронштейна с пальцами для упора в обод колеса. Устройство снабжено двумя датчиками для определения угла развала и угла наклона оси поворота колес. Это позволяет расширить число контролируемых параметров углов установки колес транспортного средства, повысить точность измерения параметров и сократить время для проведения указанных измерений. 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройствам для проведения профилактики и диагностирования транспортных средств, в частности, к устройствам для проверки и регулировки углов установки управляемых колес транспортного средства, и может быть использовано в автотранспортных предприятиях и на станциях технического обслуживания.

Известен диагностический стенд для определения углов установки колес автомобиля, использующий оптическую систему [1] Недостатком известного стенда является повышенная погрешность измерения углов установки колес автомобиля, сложность конструкции и наличие электропитания.

Известно устройство для определения схождения управляемых колес транспортного средства, выбранный в качестве прототипа, состоящий из П-образной рамы, имеющей поперечину, параллельную оси колес, стойки, с установочным и измерительным наконечниками, параллельными поперечине, измерительный элемент в виде шкалы и нулевой отметки и фиксаторов для закрепления устройства между колесами [2] Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения схождения колес транспортного средства, обусловленная погрешностью, возникающей из-за неидеальных ободов колес. Кроме того, устройство предназначено для измерения только одного параметра.

Техническим результатом изобретения является повышение точности установки колес, а также расширение функциональных возможностей.

В совокупности существенных признаков, характеризующих изобретение, входят общие с прототипом признаки: П-образная рама, состоящая из стоек и поперечины, параллельной оси колес транспортного средства, измерительный элемент для определения схождения колес, содержащий шкалу с нулевой отметкой, фиксаторы для закрепления рамы на колесах, каждый из которых выполнен в виде кронштейна с пальцами для упора в обод колеса, и отличительные от прототипа признаки: устройство снабжено двумя датчиками для определения угла развала и угла наклона оси поворота колес, каждый из которых содержит закрепленное на стойке основание, корпус, установленный на нем с возможностью поворота и фиксации в двух положениях, горизонтальный уровень с механизмом его поворота, шкалу угла развала, связанную с механизмом поворота уровня, и шкалу угла наклона оси поворота, расположенную на корпусе с возможностью перемещения относительно шкалы угла развала, причем нулевая отметка шкалы угла развала нанесена на корпусе, а нулевая отметка шкалы угла наклона оси поворота нанесена на шкале угла развала; каждая стойка выполнена с горизонтальной планкой, расположенной ниже оси вращения колеса и выходящей за ее пределы с двух сторон, на концах которой выполнены обращенные кверху вырезы для крепления поперечины, и с полуосью, параллельной поперечине, для закрепления стойки на фиксаторе; при этом измерительный элемент для определения схождения колес установлен на поперечине, а поперечина выполнена в виде вала и связанного с ним посредством разжимной пружины полого вала, установленного на валу с возможностью перемещения вдоль него, на концах которых выполнены кольцевые упоры для взаимодействия с вырезами для крепления поперечины горизонтальных планок стоек, причем шкала для определения схождения колес нанесена на валу поперечины, а нулевая отметка на полом валу; каждый фиксатор снабжен дополнительным кронштейном с пальцами для упора в обод колеса и выполнен в виде двух направляющих, на концах которых расположены с возможностью перемещения и фиксации кронштейн и дополнительный кронштейн с пальцами для упора в обод колеса, и корпуса, установленного в центре между направляющими, с подпружиненной площадкой, выполненной с отверстием для закрепления в нем полуоси стойки с помощью зажима.

Отличительным от прототипа является также то, что подпружиненная площадка снабжена установленными в ней двумя регулировочными винтами, каждый из которых выполнен с выемкой в хвостовой части в виде конуса, при этом площадка выполнена с выступом на ней со стороны, ответной корпусу, и с выемкой в выступе в виде конуса, а корпус фиксатора выполнен со стороны, ответной площадке, с канавкой и с расположенными на нем двумя выступами: одним с плоской контактной поверхностью, а другим с выемкой в нем в виде конуса, при этом площадка через регулировочные винты и выступ взаимодействует с помощью установленных в выемках шариков с соответствующими двумя выступами и канавкой корпуса.

Другим отличительным от прототипа является также то, что механизм поворота горизонтального уровня выполнен в виде коромысла с горизонтальной площадкой, установленного на опорах корпуса датчика для определения угла развала и угла наклона оси поворота колес и подпружиненного со стороны горизонтальной площадки, вала с винтовой поверхностью, закрепленного вертикально в корпусе датчика, шарика, расположенного между винтовой поверхностью и подпружиненной поверхностью горизонтальной площадки в вертикальном пазу корпуса датчика, и ручки, закрепленной на валу с винтовой поверхностью вне корпуса, причем горизонтальный уровень расположен на коромысле перпендикулярно его продольной оси, корпус датчика выполнен с отверстием для визуального наблюдения за уровнем, шкала угла развала нанесена на ручке, а шкала угла наклона оси поворота колес установлена концентрично шкале угла развала.

На фиг. 1 и 2 приведен общий вид устройства для определения углов установки колес транспортного средства. На фиг.3 приведен общий вид поперечины.

На фиг.4а, б, 5 и 6 приведен общий вид фиксатора для закрепления рамы на колесах.

На фиг. 7 и 8 приведен общий вид датчика для определения угла развала и угла наклона оси поворота колес.

Устройство для определения углов установки колес транспортного средства содержит П-образную раму 1, состоящую из стоек 2 и поперечины 3, и фиксаторы 4 для закрепления рамы на колесах 5. Каждая стойка 2 выполнена с горизонтальной планкой 6, которая расположена ниже оси вращения колеса 5 и выходит за пределы колеса 5 с двух его сторон. Планка 6 имеет на концах обращенные кверху вырезы 7 для крепления поперечины 3.

Стойка 2 содержит полуось 8 для закрепления ее на фиксаторе 4 с помощью зажима 9.

Стойка 2 снабжена датчиком 10 для определения угла развала и угла наклона оси поворота колеса.

Поперечина 3 выполнена съемной в виде вала 11 и связанного с ним посредством разжимной пружины 12 полого вала 13, который установлен на валу 11 с возможностью перемещения вдоль него. На концах вала 11 и полого вала 13 выполнены кольцевые упоры 14 для взаимодействия с вырезом 7 горизонтальной планки 6.

На валу 11 нанесена шкала 15 измерительного элемента для определения схождения колес, а нулевая отметка совпадает с торцем полого вала 13.

Фиксатор 4 выполнен в виде корпуса 16 и двух направляющих 17, на концах которых расположены с возможностью перемещения и фиксации кронштейн 18 и дополнительный кронштейн 19, оба с пальцами 20 для упора в обод колеса. В частности, для перемещения и фиксации кронштейна 18 и дополнительного кронштейна 19 по направляющим 17 может быть использован винт 21 с левой резьбой для одного из кронштейнов и с правой резьбой для другого.

Корпус 16 установлен в центре между направляющими 17 и снабжен подпружиненной площадкой 22, выполненной с отверстием для закрепления в нем полуоси 8 стойки 2 с помощью зажима 9. Подпружинивание площадки 22 можно осуществить, например, с помощью двух пружин 45.

Датчик 10 для определения угла развала и углов наклона оси поворота колеса содержит закрепленное на стойке 12 основание 23, корпус 24, установленный на основании 23 с возможностью поворота и фиксации в двух положениях. В частности, для фиксации корпуса 24 относительно основания 23 может быть предусмотрен подпружиненный шарик 25, западающий в канавки, выполненные в основании 23, а также пружина 26 и гайка 27 для подпружинивания корпуса 24 относительно основания 23.

Кроме того, датчик 10 содержит горизонтальный уровень 28 с механизмом его поворота, шкалу угла развала 29, связанную с механизмом поворота уровня 28, и шкалу угла наклона оси поворота 30, расположенную на корпусе 24 с возможностью перемещения относительно шкалы угла развала 29. На корпусе 24 нанесена нулевая отметка 31 шкалы угла развала 29, а на шкале 29 нулевая отметка 32 шкалы угла наклона оси поворота 30.

С помощью предлагаемого устройства измеряют следующие параметры углов установки колес транспортного средства: схождение колес (ε), угол развала левого и правого колеса (a_л,α_п), угол продольного наклона оси поворота левого и правого колеса (γ_л,γ_п), угол поперечного наклона оси поворота левого и правого колеса (β_л,β_п).

Устройство работает следующим образом.

После установки транспортного средства на площадку для диагностирования на ободах передних колес 5 с помощью пальцев 20 устанавливаются фиксаторы 4.

Колеса 5 транспортного средства устанавливаются в направлении прямого хода. Передний мост транспортного средства поддомкрачивается. В отверстия подпружиненных площадок 22 устанавливаются на полуосях 8 стойки 2.

Датчики 10 для определения угла развала и углов наклона оси поворота колеса устанавливаются горизонтальными уровнями 28 вдоль горизонтальных планок 6 стоек 2 (фиг.1, положение II) и поворачивается механизмом его поворота до совмещения нулевого деления шкалы угла развала 29 с ее нулевой отметкой 31. Стойки 2 выставляются в горизонт по горизонтальному уровню 28 путем поворота вокруг полуоси 8 и фиксируются с помощью зажима 9.

В вырезы 7 стоек 2 впереди колес 5 устанавливается поперечина 3, упираясь кольцевыми упорами 14 в торцы горизонтальных планок 6. Отсчитывают показания измерительного элемента для определения схождения колес по шкале 15 поперечины 3 (ε_o). Снимают поперечину 3.

Датчики 10 устанавливают и фиксируют в положении I (фиг.1) с направлением горизонтального уровня 28 перпендикулярно горизонтальной планки 6. Устанавливают горизонтальный уровень 28 в горизонт с помощью механизма их поворота и отсчитывают показания углов развала левого и правого колес по шкалам угла развала 29 (α^л_о,α^п_о).

Расфиксируют поочередно полуоси 8 стоек 2, отжимая зажимы 9, и поворачивают колеса на угол 180^o относительно исходного положения. Вновь устанавливают стойки 2 по горизонтальным уровням 28 в горизонт, устанавливают поперечину в прежнее положение и производят отсчет по показаниям шкалы 15 поперечины 3 (ε₁₈₀) и по шкалам угла развала 29 датчика 10 (α^k₁₈₀, α^g₁₈₀).

Определяют отклонение планок 6 стоек 2 от перпендикуляра к оси вращения колес 5 по полуразности показаний шкалы 15 поперечины 3 и отклонение каждого датчика 10 в вертикальной плоскости, параллельной оси вращения соответствующего колеса 5 по полуразности показаний шкалы угла развала 29 Устанавливают колеса 5 в исходное положение, предварительно сняв поперечину 3 и расфиксируя полуоси 8 стоек и 2 затем после установки колес вновь фиксируя их. Снимают поддомкрачивание, и после установки колес 5 на площадку для диагностирования в направлении прямого хода транспортного средства вновь устанавливают и фиксируют датчики 10 в положение II и выставляют горизонтальные планки 6 в горизонт с помощью горизонтальных уровней 28 и фиксируют стойки 2 с помощью зажимов 9.

Устанавливают поперечину 3 в вырезы 7 планок 6 сначала впереди колес, затем сзади них и производят отсчеты по шкале 15 поперечины 3 (ε₁ и ε₂).

Рассчитывают угол схождения колес по формуле: При необходимости можно рассчитать схождение колес по формуле:
(5)
где d диаметр обода колеса.

Определение углов развала колес (α_л,α_п) производят также в направлении прямого хода транспортного средства. При этом устанавливают датчик 10 в положение I, выставляют горизонтальные уровни 28 в горизонт, производят отсчет по шкалам угла развала 29 (α^k,) (α^п) и рассчитывают углы развала колес по формулам:
α_л= α^л-Δα^л_o (6) α_п= α^п-Δα^п_o (7)
Для определения продольного и поперечного углов наклона оси поворота колес (γ_л,γ_п,β_л,β_п) используется изменение показаний развала колес (Δαʹ,Δαʺ) при повороте колес на угол ϕ
Daʹ = sinγ·sinϕ (8) Δαʺ = sinβ·sinϕ (9)
Углы наклона оси поворота колес определяется как

При относительно малых углах g и β имеем

С целью исключения расчетных операций по формулам (12) и (13) в устройстве предусмотрена шкала угла наклона оси поворота 30 датчика 10, проградуированная исходя из формул (12, 13) для вполне определенного угла v (например, v 20^o).

Для определения углов g_л и γ_п колеса устанавливают в направлении прямого хода, горизонтальный уровень 28 каждого датчика 10 в положении I выставляют в горизонт, совмещают нулевое деление шкалы угла наклона оси поворота колеса 30 с нулевой отметкой 32, нанесенной на шкале угла развала 29.

Поворачивают колеса 5 против часовой стрелки на заданный угол -ϕ. Вновь выставляют горизонтальный уровень 28 в горизонт и производят отсчет продольного угла наклона оси поворота колес по шкалам 30 (γ^-_л ,γ^-_п).

После поворота колес 5 по часовой стрелке на угол +ϕ и выставки уровней 28 в горизонт вновь определяют показания по шкалам 30 (γ⁺_л ,γ⁺_п). Углы наклона осей поворота левого и правого колес определяют как
(14) (15)
Для определения углов β_л и β_п поперечного наклона оси поворота колес выполняют те же операции, что и для определения продольных углов наклона оси поворота, предварительно установив датчики 10 в положение II.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет расширить функциональные возможности за счет измерения 4-х параметров углов установки колес вместо одного и повысить точность определения углов за счет исключения погрешностей из-за неидеальной формы ободов колес.

Кроме того, за счет введения механизма поворота горизонтального уровня достигается широкий диапазон измерения углов при сохранении его высокой чувствительности. Также введение второй шкалы позволяет оперативно, без дополнительных пересчетов показаний, шкалы развала колес определять углы наклона оси поворота колес, что снижает трудоемкость и время проведения диагностирования транспортного средства.

Кроме того, это устройство автономно, так как не требует наличие электропитания.

Устройство для определения углов установки колес транспортного средства по п. 2 формулы содержит конструктивные элементы, относящиеся к устройству по п. 1 формулы и дополнительные элементы: два регулировочных винта 33, установленные на подпружиненной площадке 22, каждый из которых выполнен с выемкой в хвостовой части в виде конуса, выступ 34, расположенный на подпружиненной площадке 22 со стороны, ответной корпусу 16, с выемкой в виде конуса; выступы 36 и 37, расположенные на корпусе 16 со стороны, ответной подпружиненной площадки 22, выполненные один из них (например, 36) с плоской контактной поверхностью, а другой (например, 37) с выемкой в нем в виде конуса, корпус 16 выполнен со стороны, ответной подпружиненной площадке 22 с канавкой 35, причем подпружиненная площадка 22 через регулировочные винты 33 и выступ 34 взаимодействует с помощью установленных в выемках шариков 38 с соответствующими выступами 36 и 37 и канавкой 35 корпуса 16.

Работа устройства по п. 2 аналогична работе устройства по п. 1 с той лишь разницей, что после определения отклонений Δε_o,Δα^k_о,Δα^g_о производят регулировку положения подпружиненных площадок 22 вместе с закрепленными на них стойками 2 относительно осей вращения колес в вертикальной и горизонтальной плоскостях для получения отклонений Δε_o,Δα^k_о и Δα^g_о, равных нулю. Регулировку производят с помощью регулировочных винтов 33, поворачивая подпружиненную площадку 22 относительно корпуса 16 фиксатора 4. При этом выбираются люфты в механических сочленениях фиксатора 4 и происходит надежное центрирование отверстия подпружиненной площадки 22, предназначенного для закрепления полуосей 8 стоек 2. Таким образом повышается точность устройства и упрощается его эксплуатация.

Устройство для определения углов установки колес транспортного средства по п. 3 формулы аналогично устройству по п. 1 формулы с той лишь разницей, что механизм поворота горизонтального уровня 28 датчика 10 выполнен в виде коромысла 39 с горизонтальной площадкой, установленного в опорах 40 корпуса 24 и подпружиненного с помощью пружины 46 со стороны горизонтальной площадки, вала 41 с винтовой поверхностью, закрепленного вертикально в корпусе 24 датчика 10, шарика 42, расположенного между винтовой поверхностью и подпружиненной поверхностью горизонтальной площадки в вертикальном пазу 43 корпуса 24 и ручки 44, закрепленной на валу 41 с винтовой поверхностью и расположенной вне корпуса 24. Причем горизонтальный уровень 28 расположен на коромысле 39 перпендикулярно его продольной оси (оси поворота), корпус 24 датчика 10 выполнен с отверстием для визуального наблюдения за уровнем 28, шкала угла развала 29 нанесена на ручке 44, а шкала угла наклона оси поворота 30 установлена концентрично шкале угла развала 29.

Устройство по п. 3 работает аналогично устройству по п. 1, причем поворот шкалы угла развала 29 производится с помощью ручки 44, одновременно с которой поворачивается вал 41 с винтовой поверхностью, которая соприкасаясь с шариком 42 перемещает его в вертикально расположенном пазу 43 корпуса 24. Шарик 42 давит на горизонтальную площадку коромысла 39, поворачивая ее вместе с горизонтальным уровнем 28. Таким образом, угол поворота горизонтального уровня 28 фиксируется на шкале угла развала 29.

Предложенное конструктивное выполнение устройства по п. 3 позволяет получить компактный датчик для определения углов развала и наклона оси поворота колеса и повысить точность углов установки колес транспортного средства.

Формула изобретения

1. Устройство для определения углов установки колес транспортного средства, содержащее П-образную раму, состоящую из стоек и поперечины, параллельной оси колес транспортного средства, измерительный элемент для определения схождения колес, содержащий шкалу с нулевой отметкой, фиксаторы для закрепления рамы на колесах, каждый из которых выполнен в виде кронштейна с пальцами для упора в обод колеса, отличающееся тем, что оно снабжено двумя датчиками для определения угла развала и угла наклона оси поворота колес, каждый из которых содержит закрепленное на стойке основание, корпус, установленный на нем с возможностью поворота и фиксации в двух положениях, горизонтальный уровень с механизмом его поворота, шкалу угла развала, связанную с механизмом поворота уровня, и шкалу угла наклона оси поворота, расположенную на корпусе с возможностью перемещения относительно угла развала, причем нулевая отметка шкалы угла развала нанесена на корпусе, а нулевая отметка шкалы угла наклона оси поворота нанесена на шкале угла развала, каждая стойка выполнена с горизонтальной планкой, расположенной ниже оси вращения колеса и выходящей за его пределы с двух сторон, на концах которой выполнены обращенные кверху вырезы для крепления поперечины, и с полуосью, параллельной поперечине, для закрепления стойки на фиксаторе, при этом измерительный элемент для определения схождения колес установлен на поперечине, а поперечина выполнена в виде вала и связанного с ним посредством разжимной пружины полого вала, установленного на валу с возможностью перемещения вдоль него, на концах которых выполнены кольцевые упоры для взаимодействия с вырезами для крепления поперечины горизонтальных планок стоек, причем нулевая отметка шкалы для определения схождения колес нанесена на валу поперечины, а нулевая отметка - на полом валу, каждый фиксатор снабжен дополнительным кронштейном с пальцами для упора в обод колеса и выполнен в виде двух направляющих, на концах которых расположены с возможностью перемещения и фиксации кронштейн и дополнительный кронштейн с пальцами для упора в обод колеса, корпуса, установленного в центре между направляющими, с подпружиненной площадкой, выполненной с отверстием для закрепления в нем полуоси стойки с помощью зажима.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подпружиненная площадка снабжена установленными в ней регулировочными винтами, каждый из которых выполнен с выемкой в хвостовой части в виде конуса, при этом площадка выполнена с выступом на ней со стороны, ответной корпусу, и с выемкой в выступе в виде конуса, а корпус фиксатора выполнен со стороны, ответной площадке, с канавкой и с расположенными на нем двумя выступами: одним с плоской контактной поверхностью, а другим с выемкой в нем в виде конуса, при этом площадка через регулировочные винты и выступ взаимодействует с помощью установленных в выемках шариков с соответствующими двумя выступами и канавкой корпуса.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм поворота горизонтального уровня выполнен в виде коромысла с горизонтальной площадкой, установленного на опорах корпуса датчика для определения угла развала и угла наклона оси поворота колес и подпружиненного со стороны горизонтальной площадки, вала с винтовой поверхностью, закрепленного вертикально в корпусе датчикак, шарика, расположенного между винтовой поверхностью и подпружиненной поверхностью горизонтальной площадки в вертикальном пазу корпуса датчика, и ручки, закрепленной на валу с винтовой поверхностью вне корпуса, причем горизонтальный уровень расположен на коромысле перпендикулярно его продольной оси, корпус датчика выполнен с отверстием для визуального наблюдения за уровнем, шкала угла развала нанесена на ручке, а шкала угла наклона оси поворота колес установлена концентрично шкале угла развала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8