CN201484490U - 自助式轮盘记位器 - Google Patents

Abstract

一种以自助方式跟踪、记录、显示轮盘旋转角度的自助式轮盘记位器。自助式轮盘记位器底盘轮盘与主轴、主轴轴承、主轴齿轮、计数轮盘、计数表盘、滑动滚珠组成转动回转单元；将底盘与操作轮盘转动中心顶端部位连接并获取操作轮盘信息及动力后，带动计数轮盘转动、记录显示轮盘转动角度和方位。由计数器支架、平衡摆锤、面罩支撑体、面罩连接轴、读数窗口面板、水平仪、印刷膜贴及面罩主体组成平衡静止单元。依靠地球引力保持平衡静止并为转动的计数轮盘提供相支撑平台。它可以在多种领域安装使用，帮助驾驶操控人员及时了解掌握操控轮盘准确位置保证安全高效操作。

Description

自助式轮盘记位器

所属技术领域：

本实用新型装置是一种能够即时读取机动车辆方向盘、小型水面船舶舵轮等轮盘式操控装置左右转动角度的自助式轮盘记位器。

背景技术：

目前市场销售的汽车、农用车、电瓶车等交通工具的方向盘都没有安装能够识别左右转动角度的装置；由于方向盘转动一圈后的位置特征与静止时的位置特征没有区别；转动一周后停止是左转一圈还是右转一圈也无法从外观特征判断。所以驾驶人员常常会出现打反轮或把头探出车窗查看前轮轮胎位置。在停车入位时经常发生车正轮不正的情况。一些摩托艇、航运拖轮、渔船等微小型航运工具的舵轮上很多也没有安装识别舵轮左右转动角度的装置；有的虽然安装了专用舵轮旋转识别装置，但一般结构较复杂、数据采集传输单元多、制造成本较高、维修比较复杂。自助式轮盘记位器能够很好的识别记录旋转轮盘的左右转动方向和迭加圈数；而且结构简单、安装方便、适用环境广泛、占用空间小且易于维修。自助式轮盘记位器对于驾驶人员倒车入库或起步停车有很大帮助，特别适用于机动车驾校学员使用。该装置无论是安装在驾驶模拟器或教学车辆上都会提高学员的操作准确性；尤其是学员路面考试时，可避免因过度紧张造成打轮左右不分和回轮不到位的情况以及因驻车停靠不到位而重考的情况。自助轮盘记位器对其它由轮盘操控运行的航运工具和自行机械设备也同样有记录、读取操控轮机舵轮转动角度和方位的作用，使操作变的更为准确方便。

发明内容：

为帮助驾驶操控人员及时了解掌握操控轮盘准确位置保证安全高效操作，本实用新型提供了一种以自助方式跟踪、记录、显示轮盘旋转角度的装置。它可以在多种领域安装使用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：开发使用了一种以自助方式获得平衡静止功能和转动回转功能的自助式静止回转系统。该系统的结构特征是整个系统由静止单元和回转单元组成。静止单元依靠地球引力获取静止功能其作用是；一，为读数计数装置及面罩提供安装平台；二，让读数窗口的位置角度在垂直方向上始终保持相对静止不变。回转单元依靠监测操控轮盘获得转动回转功能其作用是；一，通过监测操控轮盘获取动力并输出给计数装置使之在不借助其它专伺动能就能够运转。二，反馈操控轮盘信息，使操控轮盘动态、静态的角度方位信息转化为可直接读取的数据并将跟踪、记录结果同步显示在读数窗口。经试验，该系统主体装置的工作环境要求安装在操控轮盘旋转轴心顶端的中心部位；连接平面即转动平面与水平面的夹角≥30°且≤90°为宜。自助式静止回转系统的特点是除地球自然引力和监测轮盘两个条件外，不需要专设其他附加动力即可运转。并且具有结构简单、经济适用、环保节能、易于维修等优点。

本实用新型即采用了自助静回系统技术；根据其原理开发出两款实施例。为方便叙述个类别分别以代号命名。第一款是计数器装置以齿轮外啮合方式读取数据。该实施例代号为YY-1型其转动回转部分采用外啮合三轮回转结构。回转单元由底盘、主轴、主轴轴承、主轴齿轮、左计数轮盘、左计数表盘、右计数轮盘、右计数表盘、滑动滚珠组成；静止单元由计数器支架、平衡摆锤、面罩支撑体、面罩连接轴、读数窗口面板、面罩主体组成。在面罩上面安装有读数窗口面板；面罩主体与下面的计数器支架连接，计数器支架顶端嵌挂在底盘的主轴轴承上。平衡摆锤安装在计数器支架下部；左右各有一个支撑滑动滚珠置于底盘与计数器支架底部之间。左、右计数轮盘安装在计数器支架上部；左、右计数表盘分别粘贴在计数轮盘上；左、右计数轮盘上的齿轮与主轴齿轮外啮合。主轴齿轮、主轴轴承自上至下固定在主轴上，主轴与底盘牢固结合。面罩左右两个窗口上安装有凸透镜片能放大显示左、右计数表盘数据内容。由计数器支架、左计数轮盘、右计数轮盘、平衡摆锤组成的计数器形成以主轴为吊点的垂体；而计数器支架上的滚珠与主轴轴承对计数器形成三点式稳定支撑，有利于计数器在底盘上滑动。

第二款是计数器装置以齿轮内啮合方式读取数据。该实施例代号为YN-1型其转动回转部分采用内啮合双轮回转结构；回转单元由底盘、主轴、主轴轴承、主轴齿轮、计数轮盘、计数表盘、滑动滚珠组成；静止平衡部分由计数器支架、平衡摆锤、面罩支撑体、面罩连接轴、读数窗口面板、面罩主体组成。在面罩上面安装有读数窗口面板；面罩主体与下面的计数器支架连接，计数器支架顶端嵌挂在底盘的主轴轴承上。平衡摆锤安装在计数器支架下部；左右各有一个支撑滑动滚珠置于底盘与计数器支架底部之间。计数轮盘安装在计数器支架中部；计数表盘粘贴在计数轮盘上；计数轮盘上的齿轮与主轴齿轮内啮合。主轴齿轮、主轴轴承自上至下固定在主轴上，主轴与底盘牢固结合。面罩窗口上的凸透镜片能放大显示计数表盘数据内容。由计数器支架、计数轮盘、平衡摆锤组成的计数器形成以主轴、计数轮盘轴为吊点的复式吊挂垂体；计数器支架上的滚珠与主轴轴承对计数器形成三点式稳定支撑，有利于计数器在底盘上滑动。

在操控轮盘原始中心位置静止时，将自助式轮盘记位器底盘与运行轮盘顶面中心部位贴合或绑扎牢固，并校正调试窗口数据为中点位置即可开始使用。当操作轮盘转动工作时自助式轮盘记位器底盘便会一起转动并带动主轴齿轮旋转，同时也将啮合的计数轮盘一起带动。由于静止单元的重量分布被设计成等腰三角形，并在底部加有配重摆锤使重力中心下移。整个静止单元像一枚吊坠吊挂在主轴上。重量被分布到主轴轴承和平衡摆锤两侧的滚珠上。两只滚珠既能降低静止单元与底盘的滑动摩擦力又能起到隔离支撑静止单元保持安装位置平衡的作用。自助式轮盘记位器的技术核心就是在操控轮盘运行时必须保证静止单元在垂直方向保持相对稳定平衡静止。能够影响静止单元保持静止的主要因素是主轴齿轮或蜗轮带动计数器的计数器轮盘或蜗杆转动时轮轴轴承滚珠的滑动摩擦力以及静止单元下部左右滚珠在底盘上滚动时的摩擦阻力。由于通用轴承的摩擦系数一般小于0.01；滚轴和滚珠的滑动摩擦系数一般也小于0.1。所以自助式轮盘记位器运行时的摩擦阻力与静止单元的重力比应该在1∶50以上。当摩擦阻力小于静止单元的下滑力时，静止单元不会跟随转动单元一起旋转。根据物理学对放置在倾角θ斜面物体重力G的分析：物体的重力G为下滑分力F₁和垂直分力F₂的合力。F₁＝Gsinθ F₂＝Gcosθ时，倾斜角θ越大下滑力分F₁就越大；为使静止单元不被转动的轮盘摩擦阻力带动一起旋转就必须要求下滑分力F₁和垂直分力F₂的合力大于转动部件的摩擦力f。又因此斜面倾角θ会直接影响下滑分力F₁和垂直分力F₂，所以根据轴承摩擦系数和重力分力理论分析以及f(摩擦力)＝μ(摩擦系数)×F_N(正压力)公式，自助轮盘记位器安装使用时要求操作轮盘与地平面的倾斜夹角≥30°，90°≤的环境中使用。确保静止单元有足够大的下滑力分F₁来保持实施例的稳定运行。经测算回转单元转动时轴承和滚珠滑动的摩擦总力与静止单元的重力(包括因轮盘转动或设备抖动造成的静止单元下垂的重力)的比例约为1∶100以上；主要是作为重物的静止单元与作为支撑斜面的记位器底盘之间不是面与面接触而是轴承滚珠和支撑滚珠的球面点接触；有限的转动摩擦阻力f不能抵消含有配重的静止单元下滑垂直分力F₂，所以正常转动的部件摩擦阻力几乎不会影响静止单元状态。因此自助轮盘记位器能始终保持相对稳定状态并即时将操控轮盘旋转角度及左右方位准确显示在面罩视窗口。

本实用新型的有益效果是，当使用安装了自助轮盘记位器的操控轮盘时，能帮助使用人员提高驾驶操作技术减轻劳动强度提高安全保障、减少事故概率，实现安全高效作业生产。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型YY-1型实施例与方向盘结合外观图。

图2是本实用新型YN-1型实施例与方向盘结合外观图。

图3是本实用新型YY-1型实施例的俯视图。

图4是本实用新型YY-1型实施例的内部结构图。

图5是本实用新型YY-1型实施例的A--A剖面图。

图6是本实用新型YN-1型实施例的俯视图。

图7是本实用新型YN-1型实施例的内部结构图。

图8是本实用新型YN-1型实施例的内部结构图。

图9是本实用新型YN-1型实施例的D--D剖面图。

图3、图4、图5中本实用新型YY-1型实施例零件编号1.底盘，2.主轴，3.主轴齿轮，4.主轴轴承，5.计数器支架，6.平衡摆锤，7.左计数轮盘，8.左计数表盘，9.右计数轮盘，10.右计数表盘，11.面罩支撑体，12.滑动滚珠，13.面罩连接轴，14.读数窗口面板，15.面罩主体。

图6、图7、图8中本实用新型YN-1型实施例零件编号21.面罩主体，22.读数窗口面板，23.水平仪，24.面罩支柱，25.计数器支架，26.平衡摆锤，27.滑动滚珠，28.主轴轴承，29.计数轮盘轴承，30.计数轮盘轴，31.计数轮盘支架，32.计数表盘，33.计数轮盘，34.主轴齿轮，35.主轴，36.底盘。

具体实施方式：

在图3、图4、图5中本实用新型YY-1型实施例底盘(1)、主轴(2)、主轴齿轮(3)、左计数轮盘(7)、右计数轮盘(9)、滑动滚珠(12)及主轴轴承(4)组成转动回转单元；计数器支架(5)、平衡摆锤(6)、面罩支撑体(11)、与面罩连接轴(13)及读数窗口面板(14)、面罩主体(15)组成平衡静止单元。平衡摆锤最好采用密度比较高的金属，即能获得良好的静止状态又能减小外型尺寸，使产品结构、外观的设计更方便。其它部件可以采用环保、经济的塑料材料及轻质的合成材料等。

在图3、图4、图5中自助轮盘记位器的安装底盘与水平面有一定的倾斜角度，由于重力关系该角的最佳值在90°～30°之间的位值，稳定效果依次递减。操控轮盘转动时结合在上面的自助轮盘记位器底盘(1)便会一起转动，同时带动主轴齿轮(3)，由于左计数轮盘(7)、右计数轮盘(9)与主轴齿轮(3)啮合，所以左计数轮盘(7)、右计数轮盘(9)也同步转动；因为计数器支架(5)、平衡摆锤(6)、面罩支撑体(11)与面罩连接轴(13)、读数窗口面板(14)、面罩主体(15)相对不会一起转动；所以黏贴在左计数轮盘(7)、右计数轮盘(9)上的左计数表盘(8)和右计数表盘(10)将转动角度透过读数窗口面板(14)放大显示在轮盘记位器的窗口。左计数轮盘(7)、右计数轮盘(9)与主轴齿轮(3)的齿轮传动比可根据实际需要设计；由于一般机动车辆的方向盘向一侧转动在2周左右，所以本实用新型的主轴齿轮(3)与左计数轮盘(7)、右计数轮盘(9)的传动比为1∶5。给定该比值是考虑到左计数表盘(8)和右计数表盘(10)的直径与面罩主体(15)的相互关系。如果比值较大，计数表盘的行程缩短，数据印刷的空间会较少相对的印刷数字就小，不方便操控人员读取；另外传动比过大可能会造成面罩主体(15)体积增大，可能会造成安装使用不方便。如果传动比小于1∶4在操控轮盘反向2周时，视窗显示数字会颠倒或混乱造成操作者识别麻烦。本案例的传动比1∶5正好满足上述个要求。计数表盘的盘面以中线画分为左右两部分并依据旋转方向印刷相应内容。左右转动时即使转满两周也不会超越中轴线，还有较长的行程便于数字印刷读取。

在图6、图7、图8中本实用新型YN-1型实施例面罩主体(21)、读数窗口面板(22)、水平仪(23)、面罩支柱(24)与计数器支架(25)连接，平衡摆锤(26)、滑动滚珠(27)、主轴轴承(28)、计数轮盘轴承(29)安装固定在计数器支架(25)上；计数轮盘轴(30)与计数轮盘支架(31)、计数表盘(32)、计数轮盘(33)组成计数器安装在计数器支架(25)上的计数轮盘轴承(29)内，并与主轴齿轮(34)啮合；主轴齿轮(34)与主轴(35)通过主轴轴承(28)固定在底盘(36)上。

该实施例的静止单元由面罩主体(21)、读数窗口面板(22)、水平仪(23)、面罩支柱(24)、计数器支架(25)及平衡摆锤(26)组成。回转单元由底盘(36)、主轴(35)、主轴齿轮(34)、计数轮盘(33)、计数表盘(32)、计数轮盘支架(31)、计数轮盘轴(30)、计数轮盘轴承(29)、主轴轴承(28)及滑动滚珠(27)组成。通过图9中D-D剖图：该实施例的安装条件即操控轮盘端面与水平面的夹角同样要求在≥30°与90°≤之间为宜。当底盘(36)被链接的操控轮盘带动旋转时，主轴(35)与主轴齿轮(34)同步转动并带动啮合的计数轮盘(33)。由于主轴轴承(28)、计数轮盘轴承(29)垂直安装在计数器支架(25)的垂直方向的中轴线上，并且主轴轴承(28)安装在计数轮盘轴承(29)的上方靠近计数器支架(25)顶端部位，所以计数轮盘(33)一方面把自身及计数轮盘支架(31)的重量放到了计数器支架(25)中心位置，同时又像计数器支架(25)上的主轴轴承(28)一样套挂在主轴齿轮(34)形成另一个具有静止单元功能的动态吊坠；所以本实用新型YN-1型实施例的静止单元平衡稳定性能会更高、抗干扰能力更强。另外因为计数轮盘(33)与数据反馈部件主轴齿轮(34)采取的是内啮合方式，所以在变比相同的条件下YN-1型实施例的外形尺寸会比YY-1型实施例的外形尺寸小一些。但它由于只有一个计数表盘，读取信息只能通过一个窗口显示。为提高本实用新型的实用性，YN-1型实施例面罩主体(21)上加装了用于校对水平的球面水平仪(23)。

自助轮盘记位器在与操作轮盘结合时可采取以下方式：第一种是底盘下面有用于固定的粘贴层直接粘在一起。第二种是底盘下面有绑带绑紧系牢。第三种是底盘下面有可调扣带根据实际情况调整扣带长短扣紧在操作轮盘上。

Claims (2)

1.一种自助式轮盘记位器，其结构特征是整个系统由静止单元和回转单元组成；底盘、主轴、主轴轴承、主轴齿轮、计数轮盘、计数表盘、滑动滚珠组成转动回转单元；计数器支架、平衡摆锤、面罩支撑体、面罩连接轴、读数窗口面板、水平仪、印刷膜及面罩主体组成平衡静止单元；在面罩上面安装有读数窗口面板能放大显示左、右计数表盘数据，面罩主体与下面的计数器支架连接，计数器支架顶端嵌挂在底盘的主轴轴承上，平衡摆锤安装在计数器支架下部，左右各有一个支撑滑动滚珠置于底盘与计数器支架底部之间，左、右计数轮盘安装在计数器支架上部，左、右计数表盘分别粘贴在计数轮盘上；左、右计数轮盘上的齿轮与主轴齿轮啮合，主轴齿轮、主轴轴承自上至下固定在主轴上，主轴与底盘牢固结合。

2.根据权利要求1所述的自助轮盘记位器，其特征是：回转单元主轴齿轮与计数轮盘采用内啮合及外啮合方式接触。

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