PL180993B1 - Hamulcomierz rolkowy - Google Patents

Abstract

1. Hamulcomierz rolkowy zawierający zespół rolkowy z parą rolek pomiarowych, pędną i bierną, sprzężonych kinematycznie oraz silnik napędowy przekazujący napęd na rolkę pędną, znamienny tym, że posiada ruchomą ramę (3) na której zabudowany jest zespół rolkowy z pasem (6) bieżnikującym obie rolki (1) i (2), przy czym rama (3) z jednej strony utwierdzona jest przegubowo do podstawy fundamentowej (7), a drugostronnie podparta jest na czujnikach (5) nacisku siły mocowanych na podstawie fundamentowej (7), mierzących co najmniej składową siły pionowej przekazywaną poprzez przeguby (8) kuliste, natomiast korpus silnika napędzającego rolkę pędną (1) zblokowany jest z podstawią fundamentową (7) poprzez połączenie zabezpieczające go przed obrotem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest hamulcomierz rolkowy do diagnostyki hamulców samochodowych w warunkach quasistatycznych, na jednym urządzeniu tymi samymi czujnikami, metodą pomiaru siły hamowania i obciążenia pionowego pojedynczego koła lub ich zestawu.

Stanowiska diagnostyczne z rolkami hamulcowymi stosowane są obecnie powszechnie do badań hamulców samochodowych podczas okresowych badań kontrolnych stanu technicznego pojazdów.

Stanowiska tego typu posiadają po dwa zespoły rolek, oddzielnie dla koła prawego i lewego. Układ napędowy stanowisk rolkowych stanowi silnik elektryczny, który poprzez przekładnię planetarną lub ślimakową napędza zespół rolek. Zespół ten stanowi para rolek na których ustawia się badane koło pojazdu. Obydwie rolki ustalone są w łożyskach na stałe mocowanych do podłożu lub ramy stanowiska oraz połączone są kinematycznie łańcuchem Galla.

180 993

W celu dostatecznej przyczepności ogumienia kół do rolek są one żłobkowane lub pokrywa się ich powierzchnię odpowiednim materiałem. Obudowa silnika lub przekładni napędzającej rolki jest ułożyskowana wahliwie względem podłoża lub ramy stanowiska. Na obudowie zamocowana jest dźwignia, która współpracuje z czujnikiem nacisku przekazującym sygnał na wskaźnik pulpitu sterowniczego. W czasie napędu rolek moment reakcyjny, wynikający z oporu rolek, przenosi się na obudowę przekładni lub silnika i usiłuje ją obrócić. Im większy jest opór rolek, czyli im większa siła hamująca między kołem badanego pojazdu a rolkami, tym większa reakcja na obudowie silnika lub przekładni układu napędowego. Reakcja ta, proporcjonalna do siły hamującej, jest mierzona czujnikiem hydraulicznym lub elektrycznym. Może to być czujnik siły lub przemieszczenia. W czasie kontroli hamulców mierzone są kolejno siły hamujące osi przedniej i tylnej.

Dotychczasowe stanowiska tego typu znane są z rozwiązań przedstawianych w prospektach firmowych między innymi takich firm jak: Schenck, Bosch, Hofman, Maha z Niemiec, oraz Fudim-Poznań z Polski, a także z opisu ochronnego wzoru użytkowego nr 41727 (kl. G01M, 17/00).

Polskie stanowiska np.: RH-500 do samochodów osobowych i dostawczych, RH-30 do badań samochodów ciężarowych, posiadają hydrauliczny układ pomiaru sił hamujących. Inne stanowiska aktualnie produkowane np. polskie BHE 5, oraz niemieckie BSA 332 (Bosch) i BC 30 (Schenck), posiadają elektryczny układ pomiaru siły hamującej z komputerową rejestracją wyników

Konstrukcja i zasada działania tego typu stanowisk opisana jest między innymi w książkach: S.Gołębiowski, J.Stanisławski - Badania kontrolne samochodów - WKŁ W-wa;

K.Sitek - Diagnozowanie samochodów w zakresie bezpieczeństwa jazdy, ANMAR, Gdańsk 1995; K.Trzeciak - Diagnostyka samochodów osobowych, WKŁ W-wa 1991; J. Lanzendoerfer - Badania pojazdów samochodowych - WKŁ W-wa 1977.

Obecnie do stanowisk rolkowych dodawane są, jako oddzielne urządzenia, wagi w celu pomiaru ciężaru badanej osi pojazdu. Przykładowe rozwiązania znane są z patentu polskiego nr 168 830 (kl. GOIL,1/22) i patentu USA nr 4 520 444. Pozwala to wyliczyć wskaźnik skuteczności hamowania, czyli stosunek siły hamującej badanej osi pojazdu do obciążenia pionowego tej osi. Tak wyliczony wskaźnik wymagany jest do oceny hamulców według przepisów Unii Europejskiej.

Hamulcomierz rolkowy będący przedmiotem rozwiązania zawiera zespół rolkowy z parą rolek pomiarowych, pędną i bierną, sprzężonych kinematycznie oraz silnik napędowy przekazujący napęd na rolkę pędną

Istota rozwiązania polega na tym, że hamulcomierz posiada ruchomą ramę na której zabudowany jest zespół rolkowy z pasem bieżnikującym obie rolki pomiarowe. Rama z jednej strony utwierdzona jest przegubowo do podstawy fundamentowej, a drugostronnie podparta jest na czujnikach siły. Czujniki mocowane są na podstawie fundamentowej, mierząc co najmniej składową siły pionowej przekazywaną poprzez przeguby kuliste. Korpus silnika napędzającego rolkę pędną zblokowany jest z podstawą fundamentowa poprzez połączenie zabezpieczające go przed obrotem.

Rolki pomiarowe posiadają uzębioną powierzchnię i opasane są pasem zębatym o szerokości zbliżonej do szerokości rolek pomiarowych.

Hamulcomierz posiada układ regulujący napięcie pasa, w zależności od średnicy i obciążenia badanego koła.

W jednym z korzystnych wykonań, układ regulujący napięcie pasa zawiera rolkowy napinacz pasa i sterowany silnik do popychania rolkowego napinacza. W innym wykonaniu, układ regulujący napięcie pasa stanowi rolka bierna osadzona suwliwie w ramie w kierunku poprzecznym do osi rolek i sterowany silnik do przesuwu rolki biernej.

Czujnik wraz z przegubem kulistym mocowany jest przestawnie na podstawie fundamentowej w kierunku poprzecznym do osi rolek.

Czujnik dodatkowo może mierzyć składową poprzeczną sił występujących przy pomiarze badanych kół. W korzystnym rozwiązaniu pomiaru sił poprzecznych, co najmniej jedna rolka osadzona jest na swej osi suwliwie poosiowo i ma ustalone położenie czujnikami sił poprzecznych.

180 993

Szczególnie korzystne jest rozwiązanie z osią obrotu ramy usytuowaną w osi obrotu rolki pędnej. W tym rozwiązaniu, silnik napędowy zabudowany jest wewnątrz rolki pędnej, a korpus silnika przymocowany jest sztywno do podstawy fundamentowej.

Zaletą rozwiązania jest możliwość pomiaru obciążenia pionowego koła oraz siły hamującej przy użyciu tych samych czujników. Zadania pomiaru ciężaru i siły hamującej połączone są więc w jednym urządzeniu. Pas zębaty zapewnia współpracę z kołem na znacznym kącie opasania, co pozwala mierzyć duże siły hamujące oraz zmniejsza odkształcenia opony w porównaniu do ustawienia jej tylko na rolkach. Jedną z zalet hamulcomierza jest to, że współpraca koła z pasem jest bliższa warunkom współpracy koła z jezdnią, w porównaniu z ustawieniem koła tylko na rolkach. Funkcja czujnika nacisku może być poszerzona o pomiar składowej poprzecznej występującej na kole samochodowym, co pozwala na ocenę zbieżności kół. Sygnał bocznego przesunięcia ramy bądź rolki pomiarowej jest w tym przypadku miarą zbieżności badanych kół. Ponadto stosując w hamulcomierzu odwracalne silniki, np silnikprądnica itp., do współpracy z rolką pędnią może on służyć również do hamowania badanych kół napędzanych od silnika samochodowego.

Przedmiot wynalazku zobrazowano w dwóch przykładach wykonania przedstawionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój hamulcomierza w płaszczyźnie prostopadłej do osi rolek pomiarowych w przykładzie pierwszym z napinaczem rolkowym, fig. 2 - widok z góry rozwiązania pokazanego na fig. 1, fig. 3 - przekrój hamulcomierza w płaszczyźnie prostopadłej do osi rolek pomiarowych w przykładzie drugim z napinaną rolką bierną, a fig. 4 widok z góry rozwiązania pokazanego na fig. 3.

Hamulcomierz posiada rolki pomiarowe, pędną 1 i bierną 2, ułożyskowane w ruchomej ramie 3. Rama 3 z jednej strony zamocowana jest obrotowo do podstawy fundamentowej 7 poprzez łożyska 4 osadzone korzystnie w osi rolki pędnej 1. W przykładzie pierwszym przedstawionym na fig. 1 i 2 napęd na oś rolki pędnej 1 przekazywany jest poprzez przekładnię zębatą od silnika napędowego, zamocowanego na stałe do podstawy fundamentowej 7. W przykładzie drugim pokazanym na fig. 3 i 4 oś rolki pędnej 1 stanowi oś silnika napędowego zabudowanego wewnątrz rolki 1, a korpus silnika napędowego przykręcony jest na stałe do elementu wspornikowego podstawy fundamentowej 7. Rolka pędna 1 osadzona jest na swej osi suwliwie poosiowo i ma ustalone położenie czujnikami 5 nacisku sił bocznych. Rama 3 drugostronnie podparta jest na dwóch czujnikach siły 5 nacisku siły pionowej, najkorzystniej elektrycznych np. tensometrycznych. Między wahliwą ramą 3 a czujnikiem 5 znajduje się przegub kulisty 8, co zapewnia oddziaływanie na czujnik 5 tylko siły pionowej. Czujnik 5 nacisku siły pionowej wraz z przegubem 8 kulistym mocowany jest przestawnie na podstawie fundamentowej 7 w kierunku poprzecznym do osi rolek 1 i 2, co umożliwia ustalenie jego pożądanej czułości pomiarowej.

Rolki 1 i 2 posiadaj ą uzębioną powierzchnię i opasane są pasem 6 zębatym o szerokości zbliżonej do szerokości rolek 1 i 2. Pas 6 dociskany jest do koła samochodu z odpowiednią siłą, zapewniającą równomierne naciski jednostkowe w części stykającej się z kołem. Jest to konstrukcyjnie realizowane w przykładzie pierwszym poprzez napinacz 9 pasa 6 i sterowany silnik 10 do popychania rolkowego napinacza 9 co pokazano na fig. 1 i 2, lub przykładzie drugim poprzez zmianę rozstawu rolek pokazzaną na fig. 3 i 4 zrealizowaną poprzez rolkę bierną 2 osadzoną w wybraniu w ramie 3 suwliwie w kierunku poprzecznym do osi rolek 1 i 2, i sterowany silnik 10 do przesuwu rolki biernej 2. Przykładowo zastosowany do napinania pasa 6 sterowany siłownikiem hydraulicznym 10, zasilany jest z pompy 11 przez układ sterowania hydraulicznego 12. Komputerowy układ sterujący 13 umożliwia regulowanie napięcia pasa 6 w zależności od średnicy i obciążenia badanego koła.

Działanie hamulcomierza polega na tym, że przed uruchomieniem napędu rolek pomiarowych 1, 2, obliczane jest przez komputer 13 obciążenie pionowe koła na podstawie wartości mierzonych czujnikami 5. Po uruchomieniu napędu rolek 1, 2 i rozpoczęciu hamowania, zmienia się wartość reakcji pionowych w punktach podparcia ramy 3, mierzona przez czujniki 5 nacisku siły pionowej. Kierunek obrotu badanego koła na stanowisku jest tak dobrany, że w czasie hamowania czujniki 5 nacisku siły pionowej są odciążane. Zmiana ta jest proporcjonalna do wartości siły hamującej między badanym kołem a pasem zębatym 6.

180 993

Zależność między siłą hamującą a reakcją pionową w punkcie podparcia dla koła sztywnego wylicza się z odpowiedniego układu równań. Natomiast dla koła elastycznego, jakim jest koło samochodowe, korzystniej jest ustalić tę zależność doświadczalnie w układzie pomiarowym z komputerową rejestr^^j^^ wyników.

Przykładowe zastosowanie hamulcomierza w diagnostyce samochodowej polega na wykorzystaniu go do wyznaczania rzeczywistego współczynnika intensywności hamowania pojazdu, jako stosunek siły hamującej do obciążenia badanego koła. Stanowiska takie mogą być złożone z zestawu hamulcomierzy, w ilości odpowiadającej ilości kół samochodu, umożliwiając kontrolę skuteczności działania układu hamulcowego dla każdej z badanych osi pojazdu samochodowego. Hamulcomierze umieszcza się w kanale tak, aby zewnętrzna średnica rolek 1 i 2 z pasem 6 zrównała się z nawierzchnią stanowiska pomiarowego.

Pomiar na stanowisku diagnostycznym przeprowadza się w ten sposób, że samochód ustawia się kołami badanej osi na pasie 6 pomiędzy rolkami 1 i 2 pomiarowymi. Wartości nacisków pionowych, mierzonych przed uruchomieniem napędu kół, oraz sił hamujących mierzonych po uruchomieniu napędu rolek 1 i 2, są zapamiętywane w bloku pamięci komputera 13 obliczającego rzeczywistą wartość współczynnika intensywności hamowania, jako stosunek sygnałów obciążenia pionowego badanych kół i sił hamowania. Dodatkowy pomiar sygnału bocznego przesunięcia rolki pomiarowej 1 jest miarą zbieżności badanych kół.

180 993

180 993

Fig. 3

Fig 4

180 993

Obr.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Hamulcomierz rolkowy zawierający zespół rolkowy z parą rolek pomiarowych, pędną i bierną, sprzężonych kinematycznie oraz silnik napędowy przekazujący napęd na rolkę pędną, znamienny tym, że posiada ruchomą, ramę (3) na której zabudowany jest zespół rolkowy z pasem (6) bieżnikującym obie rolki (1) i (2), przy czym rama (3) z jednej strony utwierdzona jest przegubowo do podstawy fundamentowej (7), a drugostronnie podparta jest na czujnikach (5) nacisku siły mocowanych na podstawie fundamentowej (7), mierzących co najmniej składową siły pionowej przekazywaną poprzez przeguby (8) kuliste, natomiast korpus silnika napędzającego rolkę pędną (1) zblokowany jest z podstawą, fundamentowa (7) poprzez połączenie zabezpieczające go przed obrotem.
2. 2. Hamulcomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że rolki (1) i (2) pomiarowe posiadają uzębioną powierzchnię i opasane są pasem (6) zębatym o szerokości zbliżonej do szerokości rolek (1) i (2).
3. 3. Hamulcomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada układ regulujący napięcie pasa (6), w zależności od średnicy i obciążenia badanego koła.
4. 4. Hamulcomierz według zastrz. 3, znamienny tym, że układ regulujący napięcie pasa (6) zawiera rolkowy napinacz (9) pasa (6) i sterowany silnik (10) do popychania rolkowego napinacza (9)
5. 5. Hamulcomierz według zastrz. 3, znamienny tym, że układ regulujący napięcie pasa (6) stanowi rolka bierna (2) osadzona suwliwie w ramie (3) w kierunku poprzecznym do osi rolek ( 1 i 2) i sterowany silnik (10) do przesuwu rolki biernej (2).
6. 6. Hamulcomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnik (5) nacisku siły pionowej wraz z przegubem (8) kulistym mocowany jest przestawnie na podstawie fundamentowej (7) w kierunku poprzecznym do osi rolek (1) i (2).
7. 7. Hamulcomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnik (5) mierzy składową poprzeczną sił występujących przy pomiarze badanych kół.
8. 8. Hamulcomierz według zastrz. 7, znamienny tym, że co najmniej jedna rolka (1, 2) osadzona jest na swej osi suwliwie poosiowo i ma ustalone położenie czujnikami (5) nacisku sił bocznych.
9. 9. Hamulcomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że oś obrotu ramy (3) usytuowana jest w osi obrotu rolki pędnej (1)
10. 10. Hamulcomierz według zastrz. 9, znamienny tym, że silnik napędowy zabudowany jest wewnątrz rolki pędnej (1), a korpus silnika przymocowany jest sztywno do podstawy fiundćunentowej (7).