УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)

Название	УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)
Разработчик (Авторы)	Федотов А.И., Осипов А.Г., Бойко А.В., Портнягин Е.М.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2333118
Дата регистрации	04.06.2007
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет "
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к диагностированию тормозных систем автотранспортных средств.

Известен тормозной стенд для диагностирования тормозных систем автотранспортных средств (Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов / Под ред. Г.В.Крамаренко. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Транспорт, 1983. - С.143. Рис.6.31). Он содержит опорные и приводные ролики, следящие ролики, маховики или электродвигатели (электродвигатель).

Общими признаками известного тормозного стенда с заявленным устройством являются: опорные и приводные ролики, следящие ролики, маховики и электродвигатели.

Известное устройство для контроля эффективности торможения автотранспортного средства - силовой роликовый тормозной стенд рис.6.31. (Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов / Под ред. Г.В.Крамаренко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. - С.143) содержит электродвигатели, приводящие во вращение через редукторы приводные и опорные ролики, на которые автотранспортное средство устанавливается колесами диагностируемой оси.

Недостатком известного тормозного стенда является неточность диагностирования тормозных систем в связи с тем, что колеса диагностируемой оси автотранспортного средства не всегда устанавливаются перпендикулярно продольной оси платформы стенда, что приводит к погрешностям при измерении нагрузки на колесах, при измерении тормозных сил и определении удельных тормозных сил.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и принятым за прототип является устройство для контроля эффективности торможения автотранспортного средства с электрическим приводом, содержащее приводные и опорные ролики, два маховика, соединенных с валами роликов механической цепной передачей, устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах, следящие ролики (Патент РФ №2242386 С1, МПК В60Т 17/22, G01L 5/28, опубликован 20.12.2004).

Общими признаками прототипа с заявляемыми вариантами устройств являются: опорные и приводные ролики, на валах которых установлены устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах автотранспортных средств, два маховика, соединенных с валами роликов механическими цепными передачами, следящие ролики, приводные электродвигатели (электродвигатель).

Устройство по прототипу, несмотря на его достоинства, не обеспечивает требуемое качество определения диагностических параметров тормозных систем различных автотранспортных средств.

Причина этого заключается в том, что в стендовых условиях диагностируемая ось автотранспортного средства устанавливается колесами на приводные и опорные ролики с перекосом, то есть не параллельно продольной оси платформы стенда, а под некоторым углом, поскольку при заезде колес на ролики очень сложно добиться соосности диагностируемой оси автотранспортного средства и продольной оси платформы стенда. В результате перекоса указанных осей автотранспортного средства и платформы стенда проверяемые колеса устанавливаются не перпендикулярно продольной оси стенда, в результате чего при их торможении измеряются значения тормозных сил, не соответствующие фактическим значениям тормозных сил левого и правого колеса, что приводит к недостоверной оценке состояния тормозной системы автотранспортных средств в целом.

Для подтверждения наличия этого недостатка у известного устройства проведены экспериментальные исследования, результаты которых показаны на фиг.1 и фиг.2. Представленные гистограммы характеризуют возможные вариации тормозных сил на колесах передней оси автомобиля Toyota-corolla при испытаниях на тормозном стенде СТМ-3500. В данной серии испытаний количество опытов N=40, для каждого из шести диапазонов, на которые были разбиты пределы варьирования значений тормозной силы F_T, было определено n_i количество наблюдений значений тормозной силы в каждом диапазоне. Гистограмма, соответствующая левому колесу, представлена на фиг.1, при этом среднее значение тормозной силы составило , а отклонение Δ=±20,1%. Гистограмма, соответствующая правому колесу, представлена на фиг.2, при этом среднее значение тормозной силы составило , а отклонение Δ=±27,5%.

На фиг.3 представлен график, характеризующий зависимость разности удельных тормозных сил от перекоса проверяемой оси автотранспортного средства относительно продольной оси платформы стенда по прототипу. На этом графике наглядно видно, что, чем больше перекос диагностируемой оси автотранспортных средств относительно продольной оси платформы, характеризуемый углом перекоса θ, тем больше разность удельной тормозной силы на левом и правом колесе диагностируемой оси.

Таким образом, недостатками устройства по прототипу являются:

- невозможность установки проверяемых колес диагностируемой оси автотранспортных средств перпендикулярно продольной оси платформы стенда в результате несоосности диагностируемой оси автотранспортного средства и продольной оси платформы стенда, оцениваемой углом перекоса θ (см. фиг.6);

- отсутствие у платформы стенда устройств, позволяющих изменять ее положение относительно диагностируемой оси автотранспортного средства и в процессе самоподстройки устранять несоосность диагностируемой оси автотранспортного средства и платформы стенда, обеспечивая перпендикулярность проверяемых колес продольной оси платформы стенда.

Заявляемое изобретение направлено на устранение во время стендовых испытаний автотранспортных средств перекоса проверяемых колес относительно поперечной оси платформы стенда.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении достоверности и качества диагностирования тормозных систем автотранспортных средств путем устранения перекоса проверяемых колес относительно поперечной оси платформы стенда за счет самоподстройки положения платформы стенда относительно диагностируемой оси автотранспортного средства.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для контроля эффективности торможения автотранспортного средства по одному варианту, охарактеризованному формулой изобретения по п.1, содержащем платформу, две одинаковые секции с приводными и опорными роликами для установки проверяемых колес, при этом приводные и опорные ролики связаны между собой цепными передачами и с маховиками, раскручиваемыми от привода, используемого для вывода устройства в режим начальной скорости торможения, имеющем устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на диагностируемых колесах, и следящие ролики, согласно изобретению платформа выполнена подвижной с возможностью поворота в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной поворотной оси и перемещения относительно этой оси вверх и вниз, имеет узлы поднятия платформы относительно опорной поверхности вверх и опускания вниз, а также механизм поворота платформы в горизонтальной плоскости для устранения перекоса проверяемых колес относительно поперечной оси платформы стенда. При этом под каждой секцией платформы имеются подъемные устройства, позволяющие разгружать платформу, поднимая ее относительно опорной поверхности вверх, и обеспечивать тем самым минимальное трение для поворота платформы вокруг своей поворотной оси. Возможность поворота платформы относительно диагностируемой оси автотранспортного средства позволяет устранять перекос проверяемых колес относительно поперечной оси платформы стенда и обеспечивать тем самым повышение точности измерения тормозных сил, а следовательно, и повышение достоверности и качества диагностирования тормозных систем.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для контроля эффективности торможения автотранспортного средства по второму варианту, охарактеризованному п.2 формулы изобретения, содержащем платформу, две одинаковые секции с приводными и опорными роликами для установки проверяемых колес, при этом приводные ролики связаны между собой цепными передачами и с маховиками, раскручиваемыми от привода, используемого для вывода устройства в режим начальной скорости торможения, имеющем устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на проверяемых колесах, и следящие ролики, согласно изобретению одна из платформ, на каждой из которых установлено по одной секции с приводными и опорными роликами для установки проверяемых колес, выполнена подвижной с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, имеет узлы поднятия платформы относительно опорной поверхности вверх и опускания вниз, а также механизм перемещения платформы в горизонтальной плоскости. При этом под секцией подвижной платформы имеются подъемные устройства, позволяющие разгружать платформу, поднимая ее относительно опорной поверхности вверх, и обеспечивать тем самым минимальное трение для перемещения платформы в горизонтальной плоскости с помощью шарового механизма перемещения платформы. Возможность перемещения платформы в горизонтальной плоскости относительно диагностируемой оси автотранспортного средства позволяет устранять перекос проверяемых колес относительно поперечной оси платформы стенда и обеспечивать тем самым повышение точности измерения тормозных сил, а следовательно, и повышение достоверности и качества диагностирования тормозных систем.

В случае подвижности одной из раздельных платформ стенда по второму варианту, как показано на фиг.7, самоподстройка подвижной платформы 2 относительно проверяемых колес осуществляется за счет перемещения ее желобов 7 в разгруженном состоянии по стальным шарам 8 в горизонтальной плоскости.

Для устранения перекоса проверяемых колес относительно поперечной оси платформы (платформ) последняя, находясь в разгруженном состоянии, перемещается под действием реакций от приводных и опорных роликов в положение, при котором уравнение моментов, действующих на диагностируемые колеса, равняется нулю

,

где l_Л, l_П - плечо оси левого, правого колеса соответственно (фиг.6);

R_Z1, R_Z2 - реакция колеса передняя, задняя соответственно (фиг.6), то есть в положение, при котором достигается соосность диагностируемой оси автотранспортного средства и продольной оси платформы (платформ) стенда и проверяемые колеса устанавливаются без перекоса относительно поперечной оси платформы (платформ) стенда.

Перед началом торможения подвижная платформа стенда опускается на опорную поверхность, и сила трения фиксирует платформу в ранее скорректированном нужном положении. В результате соосности диагностируемой оси автотранспортного средства и продольной оси платформы (платформ) стенда, а следовательно, перпендикулярности проверяемых колес диагностируемой оси продольной оси платформы (платформ) стенда обеспечивается повышение достоверности и качества диагностирования тормозных систем.

Во втором случае, когда стенд имеет две раздельные платформы для левого и правого колеса диагностируемой оси, например, как у стендов СК2-К267, СТС-10У-СП 11 и других, подвижной выполняется только одна из платформ, как показано на фиг.7. При этом при поднятии (разгрузке) подвижной платформы 2 ее желоба 7 перемещаются на стальных шарах 8 в горизонтальной плоскости, обеспечивая самоподстройку подвижной платформы 2 относительно проверяемого колеса (колес) и соосность диагностируемой оси автотранспортного средства продольной оси платформы (платформ) стенда.

Таким образом, отличительными признаками патентуемого устройства от прототипа являются подвижная платформа, наличие узлов поднятия платформы вверх относительно опорной поверхности и механизм перемещения платформы в горизонтальной плоскости для устранения перекоса проверяемых колес относительно поперечной оси платформы (платформ) стенда.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».

Известно выполнение подвижных платформ с возможностью перемещения (поворота) в горизонтальной плоскости, например, в шахтных подъемных устройствах или в узле, показанном на рис.4.5 с.74 (Кудрин, А.И. Основы расчета нестандартизованного оборудования для технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей [Текст]: Учеб. пособие / А.И.Кудрин. - Челябинск, 2003. - 168 с.). В известном узле сходный признак металлические шарики обеспечивают поворот платформы (грузового винта) в горизонтальной плоскости, выполняя функцию подшипника качения.

В заявляемом устройстве стальные шары, наряду с известной функцией подшипника качения, благодаря наличию подъемных механизмов выполняют функцию разгрузочного устройства, дающего возможность самоподстройки платформы в нужное положение и устранения ее несоосности, что свидетельствует о соответствии заявляемого устройства критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 представлена гистограмма вариации тормозных сил левого колеса диагностируемой передней оси автомобиля;

на фиг.2 представлена гистограмма вариации тормозных сил правого колеса диагностируемой передней оси автомобиля;

на фиг.3 представлен график зависимости удельных тормозных сил проверяемых колес от угла перекоса θ;

на фиг.4 изображена установка автотранспортного средства на платформу стенда в стационарном состоянии (возможно с перекосом);

на фиг.5 показан вид устройства с поднятой в процессе самоподстройки (поворота) платформой;

на фиг.6 представлен вид устройства сверху и схема поворота платформы стенда на угол перекоса θ;

на фиг.7 представлен вид устройства при раздельных платформах стенда для левого и правого колеса диагностируемой оси;

на фиг.8 представлен вид устройства сверху с установленным на него автотранспортным средством.

Устройство для контроля эффективности торможения автотранспортного средства по первому варианту, охарактеризованному п.1 формулы изобретения, содержит установленную на опорной поверхности поворотную ось 1, на которой в горизонтальной плоскости установлено с возможностью вращения и перемещения вверх и вниз платформа 2 с приводными и опорными роликами 3 для установки проверяемых колес, устройствами для измерения крутящих моментов (на чертеже не показаны), пропорциональных тормозным силам на проверяемых колесах, следящими роликами 4 и пневмокамерами 5, штоки 6 которых крепятся к желобам 7, опирающимся на стальные шары 8, выполняющие роль подшипников качения и позволяющие желобам 7 перемещаться вместе с платформой вверх и вниз, обеспечивая самоподстройку положения платформы относительно проверяемых колес.

Устройство для контроля эффективности торможения автотранспортного средства по второму варианту, охарактеризованному п.2 формулы изобретения, когда стенд имеет две раздельные платформы 9 и 10, одна из которых 10 выполняется подвижной (фиг.7), поворотная ось в устройстве отсутствует, а узлы поднятия платформы и шаровой механизм перемещения платформы в горизонтальной плоскости выполняются в обоих вариантах идентично и могут быть взаимозаменяемыми.

Устройство по первому варианту (фиг.4, фиг.5, фиг.6, фиг.8) работает следующим образом. На приводные и опорные ролики 3 стенда устанавливаются проверяемые колеса диагностируемой оси автотранспортного средства 11 и в пневмокамеры 5 подается сжатый воздух, вследствие чего штоки 6 пневмокамер 5 выдвигаются и приподнимают над полом платформу 2 стенда. Разгруженная таким образом платформа 2 за счет перемещения желобов 7 по стальным шарам 8 поворачивается под действием реакций от приводных и опорных роликов вокруг своей поворотной оси 1 и занимает положение, при котором уравнение моментов на колесах оси равняется нулю.

Таким образом, стальные шары 8, находящиеся между опорной поверхностью и желобами 7 стенда, выполняют роль подшипника качения, обеспечивающего свободный поворот платформы 2 стенда в горизонтальной плоскости вокруг своей поворотной оси и дающего возможность платформе 2 перемещаться по этой оси вверх и вниз, самоподстраиваясь относительно проверяемых колес в нужное положение.

Перед торможением сжатый воздух из пневмокамер 5 выпускается в атмосферу и платформа 2 стенда опускается на пол, фиксируясь за счет сил трения в нужном положении относительно проверяемых колес.

Устройство по второму варианту (фиг.7) работает аналогичным образом, только эффект достигается за счет самоподстройки одной из платформ 10 в разгруженном состоянии при перемещении ее желобов 7 по стальным шарам 8 в горизонтальной плоскости без поворотной оси.

Устройство по второму варианту предпочтительно использовать при диагностировании осей большегрузных автотранспортных средств.

Оба варианта описанного устройства позволяют повысить точность измерения тормозных сил на проверяемых колесах диагностируемой оси и достоверно оценить техническое состояние тормозной системы автотранспортного средства.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля эффективности торможения автотранспортного средства, содержащее платформу, две одинаковые секции с приводными и опорными роликами для установки проверяемых колес, при этом приводные ролики соединены между собой цепными передачами и с маховиками, раскручиваемыми от привода, используемого для вывода устройства в режим начальной скорости торможения, имеющее устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на проверяемых колесах, и следящие ролики, отличающееся тем, что платформа выполнена с возможностью поворота вокруг вертикальной поворотной оси в горизонтальной плоскости и перемещения относительно этой оси вверх и вниз, имеет узлы поднятия платформы относительно опорной поверхности вверх и опускания вниз, а также механизм поворота платформы в горизонтальной плоскости для устранения перекоса проверяемых колес относительно поперечной оси платформы стенда.

2. Устройство для контроля эффективности торможения автотранспортного средства, содержащее платформу, две одинаковые секции с приводными и опорными роликами для установки проверяемых колес, при этом приводные ролики соединены между собой цепными передачами и с маховиками, раскручиваемыми от привода, используемого для вывода устройства в режим начальной скорости торможения, имеющее устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на проверяемых колесах, и следящие ролики, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит вторую платформу, при этом на каждой из платформ расположено по одной секции с приводными и опорными роликами для установки проверяемых колес, причем одна из платформ установлена стационарно, а другая платформа выполнена с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, имеет узлы поднятия платформы относительно опорной поверхности вверх и опускания вниз, а также механизм перемещения платформы в горизонтальной плоскости для устранения перекоса проверяемых колес относительно поперечных осей платформ стенда.

Изобретение "УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)" (Федотов А.И., Осипов А.Г., Бойко А.В., Портнягин Е.М.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога