Фиксатор регулируемого положения узла транспортного средства
VEHICLE UNIT CONTROLLED POSITION LOCK PIN

Изобретение предназначено для использования в автомобильной промышленности, а именно для фиксации взаимного положения требующих регулировки узлов транспортных средств, в частности положения рулевой колонки, сиденья и т.п.
Известно устройство регулирования зазора между тормозной колодкой и тормозным диском тормоза транспортного средства (заявка DE №102012214509 от 10.05.2012), состоящее из главного цилиндра, кольца с внутренним конусом, шариков, размещенных вокруг наружной поверхности главного цилиндра под внутренним конусом кольца и удерживаемых пружинным кольцом, закрепленным на кольце с внутренним конусом, управляющей втулки, подпружиненной относительно кольца с внутренним конусом и взаимодействующей с шариками при выводе их из-под конуса.
Недостаток устройства - небольшая сила поджатия шариков к удерживаемому ими главному цилиндру, не обеспечивающая надежную фиксацию установленного зазора.
Известен механизм стояночного тормоза транспортного средства (патент RU №2288384 от 01.02.2005), содержащий гидравлический цилиндр с полым поршнем, взаимодействующим с колодкой дискового тормоза, шариков, равномерно расположенных в сепараторе в полости поршня и взаимодействующих с конической поверхностью управляемого штока, размещенного внутри сепаратора. При подаче на шток управляющего воздействия шток перемещается, его коническая поверхность поджимает шарики к поршню и удерживает его от смещения для поддержания дискового тормоза в заторможенном состоянии.
Недостаток данного механизма - необходимость воздействовать на шток значительной силой для заклинивания шариков между конической поверхностью штока и внутренней цилиндрической поверхностью поршня для обеспечения надежности фиксации поршня.
Известен фиксатор положения сиденья транспортного средства (патент FR №2927608 от 20.02.2008), состоящий из корпуса в виде цилиндра с дном и крышкой; оси, установленной в цилиндре; размещенного в корпусе поршня, внутренняя поверхность которого имеет конусный участок и отверстие под вал; пружины, установленной между дном цилиндра и поршнем; шариков, установленных вокруг вала, взаимодействующих с конусным участком на внутренней поверхности поршня.
Недостаток данного фиксатора - пониженная надежность фиксации взаимного положения узлов сиденья транспортного средства.
Известен пневматический цилиндр с поршнем и штоком и с управляемым механизмом фиксации штока в заданном положении (патент JP №62204005 от 03.03.1986). Механизм фиксации штока имеет пневмоцилиндр с корпусом, состоящим из гильзы, дна и крышки с центральными отверстиями; ось, установленную в корпусе пневмоцилиндра, проходящую через центральные отверстия в дне и крышке; втулку, установленную на оси пневмоцилиндра; размещенный в пневмоцилиндре поршень с отверстием для втулки, внутренняя поверхность которого имеет конусный участок с углом уклона менее 30°; отверстие в крышке пневмоцилиндра для подвода воздуха под давлением в полость между крышкой и поршнем; пружину, установленную между дном корпуса пневмоцилиндра и поршнем; шарики, установленные в плоскости, перпендикулярной оси, взаимодействующие с конусным участком в поршне.
Недостаток механизма фиксации штока - большие габаритные размеры дополнительного пневмоцилиндра в связи с тем, что сила, удерживающая шток в неподвижном состоянии, пропорциональна количеству рядов шариков во втулке-сепараторе и количеству и ширине колец с внутренними коническими поверхностями.
Техническая задача изобретения - повышение надежности фиксации положения узлов транспортного средства.
Техническая задача решена в конструкции фиксатора регулируемого положения узла транспортного средства, имеющего пневмоцилиндр с корпусом, состоящим из гильзы, дна и крышки с центральными отверстиями; ось, установленную в корпусе пневмоцилиндра, проходящую через центральные отверстия в дне и крышке; втулку, установленную на оси пневмоцилиндра; размещенный в пневмоцилиндре поршень с отверстием для втулки, внутренняя поверхность которого имеет конусный участок с углом уклона менее 30°; отверстие в крышке пневмоцилиндра для подвода воздуха под давлением в полость между крышкой и поршнем; пружину, установленную между дном корпуса пневмоцилиндра и поршнем; шарики, установленные в плоскости, перпендикулярной оси, взаимодействующие с конусным участком в поршне,
при этом корпус фиксатора установлен в кронштейне, неподвижно закрепленном на каркасе кузова транспортного средства и имеющем прорези, перпендикулярные оси пневмоцилиндра; ось пневмоцилиндра установлена неподвижно в боковинах узла с регулируемым положением с возможностью перемещения в прорезях кронштейна; втулка разделена на две части: левую и правую втулки; поршень имеет уплотнение относительно правой втулки; на внутренних концах левой и правой втулок установлены диски, противолежащие внутренние торцовые поверхности которых являются конусными и расположены под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси пневмоцилиндра, выбираемым из интервала 5…20°; шарики размещены между конусными поверхностями дисков.
Для повышения соосности между внутренними концами левой и правой втулок имеется соединительная втулка, установленная с торцовым зазором не менее зазора между дном пневмоцилиндра и боковиной.
Для увеличения силы поджатия боковин узла к кронштейну угол уклона внутренней поверхности поршня, взаимодействующей с шариками, и угол уклона каждого из дисков выбирается из интервала 7…12°.
Достижение технического эффекта - повышение надежности фиксации положения узлов транспортного средства - обеспечивается следующей новой совокупностью отличительных признаков: корпус фиксатора установлен в кронштейне, неподвижно закрепленном на каркасе кузова транспортного средства и имеющем прорези, перпендикулярные оси пневмоцилиндра; ось пневмоцилиндра установлена неподвижно в боковинах узла с регулируемым положением и подвижно - в прорезях кронштейна; втулка разделена на две части: левую и правую втулки; поршень имеет уплотнение относительно правой втулки; на внутренних концах левой и правой втулок установлены диски, противолежащие внутренние торцовые поверхности которых являются конусными и расположены под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси пневмоцилиндра, выбираемым из интервала 5…20°; шарики размещены между конусными поверхностями дисков.
Данная совокупность отличительных признаков не найдена в ходе проведенного патентно-информационного поиска, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».
Данное техническое решение не следует явно из уровня техники, следовательно, изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 показан фиксатор регулируемого положения узлов транспортного средства при смещенном под давлением воздуха поршне для регулирования положения узла.
На фиг. 2 - вид А на фиг. 1.
На фиг. 3 - фиксатор регулируемого положения узлов транспортного средства при смещенном под давлением воздуха поршне для регулирования положения узла при зафиксированном положении узла.
На фиг. 4 - участок В на фиг. 2 с указанными углами уклона.
На фиг. 5 - участок В на фиг. 2, схема сил, действующих на шарики при работе фиксатора.
Фиксатор (фиг. 1-5) регулируемого положения узла транспортного средства (не показано) имеет пневмоцилиндр 1 с корпусом 2, состоящим из гильзы 3, дна 4 и крышки 5 с центральными отверстиями; ось 6, установленную в корпусе 2 пневмоцилиндра 1, проходящую через центральные отверстия в дне 4 и крышке 5; втулку 7, установленную в корпусе 2 на оси 6 пневмоцилиндра 1 и состоящую из двух частей: левой втулки 7а и правой втулки 7b (фиг. 1); размещенный в пневмоцилиндре 1 поршень 8 с отверстием для втулки 7b, внутренняя поверхность которого имеет конусный участок 9 с углом уклона менее 30°; отверстие 10 в крышке 5 пневмоцилиндра 1 для подвода воздуха под давлением в полость 11 между крышкой 5 и поршнем 8; пружину 12, установленную между дном 4 корпуса 2 пневмоцилиндра 1 и поршнем 8; шарики 13, установленные в плоскости, перпендикулярной оси, взаимодействующие с конусным участком 9 в поршне 8,
а
при этом корпус 2 фиксатора установлен в кронштейне 14, неподвижно закрепленном на каркасе 15 транспортного средства (не показано) и имеющем прорези 16, перпендикулярные оси 6; ось 6 установлена неподвижно в боковинах 17 (фиг. 1) узла (не показан) с регулируемым положением и подвижно - в прорезях 16 кронштейна 14; на внутренних концах втулок 7 и 7b (фиг. 3) установлены диски 18 и 19, противолежащие внутренние торцовые поверхности которых, соответственно 20 и 21, являются конусными и расположены с уклоном под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси 6, выбираемым из интервала 5…20°; шарики 13 размещены между конусными поверхностями 20 и 21 дисков 18 и 19.
Пневмоцилиндр 1 имеет возможность свободного хода относительно втулки 7а в пределах зазора z (фиг. 3) между дном 4 и боковиной 17 (фиг. 1, 3).
а
а
Для повышения соосности между внутренними концами втулок 7 и 7b имеется соединительная втулка 22, установленная с торцовым зазором не менее суммарного зазора втулок 7 и 7b относительно дна 4 и крышки 5.
Для увеличения силы поджатия боковин 17 и кронштейну 14 угол уклона внутренней поверхности поршня 8, взаимодействующей с шариками 13, и угол уклона каждого из дисков 18 и 19 выбирается из интервала 7…12°.
Пневмоцилиндр работает следующим образом.
а
При отсутствии подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндр 1 под действием силы пружины 12 на поршень 8 и через конусный участок 9 на шарики 13, диски 18 и 19 втулки 7 и 7b прижимают регулируемые узлы к боковинам 17. Пружина 12 перемещает поршень 8 пневмоцилиндра 1 к крышке 5 (фиг. 3). При этом поршень 8 внутренней поверхностью конусного участка 9 передает силу на шарики 13, равную, без учета сил трения шариков 13 о поверхность конусного участка 9 (фиг. 5):
,
пр
где Р - сила действия пружины 12 на поршень 8,
α - угол уклона внутренней поверхности поршня 8, взаимодействующей с шариками 13; α=7…12° (фиг. 4, 5), выбранный из интервала 5…20°.
2
Шарики 13, перемещаясь по конусным поверхностям 20 и 21 дисков 18 и 19, раздвигают втулки 7а и 7b силой Q, равной, без учета сил трения шариков 13 о поверхность конусного участка 9 поршня 8 и дисков 18 и 19:
,
где β - угол уклона конусных поверхностей 20 и 21; β=7…12° (фиг. 4), выбранный из интервала 5…20°.
а
Втулки 7 и 7b прижимают боковины 17 регулируемого узла к кронштейну 14. В этом положении регулируемый узел заблокирован и не может смещаться относительно кронштейна 14. Кратность увеличения усилия, передаваемого к регулируемым узлам от пружины 12, определяется углами уклона поверхности конусного участка 9 поршня 8 и дисков 18 и 19.
2
Из формулы для Q следует, что в предложенной конструкции фиксатора сила поджатия регулируемых узлов многократно превышает силы поджатая в известных конструкциях, что обеспечивает высокую надежность фиксации взаимного положения узлов транспортного средства.
1
2
3
После подачи в пневмоцилиндр 1 сжатого воздуха через отверстие 10 подвода воздуха в крышке 5 осуществляется перемещение поршня 8 к дну 4 (фиг. 1), преодолевая силу, создаваемую пружиной 12, при этом шарики 13 высвобождаются, диски 18 и 19 и втулки 7а и 7b сближаются, и происходит разблокировка боковин 17 регулируемого узла относительно кронштейна 14. При этом соблюдается условие z=z+z+z (фиг. 3, фиг. 1). После разблокировки регулируемый узел можно смещать в заданное положение относительно кронштейна.