УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

МКИ6 В62Д15/02
Устройство дая определения угла поворота управляемых колёс
транспортного средства
Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в транспортных средствах для определения угла поворота управляемых колёс, как при движении транспортного средства, так и при нахождении его в состоянии покоя.
Известен указатель угла поворота управляемых колёс транспортного средства, содержащий закреплённую на рулевом валу резьбовую втулку с навинченным на неё кольцом, на котором закреплён штифт. Штифт входит в винтовую канавку ведомого элемента, выполненного в виде втулки, установленной на оси с возможностью поворота. От осевого перемещения ведомый элемент застопорен запорным кольцом. Ведомый элемент соединён со стрелкой указания поворота управляемых колёс, а ось закреплена на панели щитка приборов.
При вращении рулевого вала с резьбовой втулкой, кольцо, перемещаясь в осевом направлении, перемещает в осевом направлении штифт, который, располагаясь в винтовой канавке втулки, поворачивает её, а следовательно и скреплённую с ней стрелку, которая показывает угол поворота колёс транспортного средства.
(см. а.с. СССР №1636289, кл. В62Д15/02, 1991 г)- наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что установка ведущего элемента на рулевом валу обуславливает невысокую точность определения угла поворота колёс, так как не учитывает влияние люфтов кинематических звеньев механизма управления колёсами транспортного средства, так и люфтов самого устройства.
Задачей настоящей полезной модели является создание гаммы устройств, позволяющих повысить точность определения угла поворота управляемых колёс транспортного средства.
(Варианты)
элемент, имеющий возможность неремещения от механизма управления новоротом колес и связавмый с ведомым элементом, соединенным непосредственно или через кинематическую цепь указатель поворота колес, новым является то, что ведущий элемент вьшолнен в виде ролика, установленного с возможностью вращения на неподвижной оси и взаимодействующего с валом рулевого колеса, указатель поворота колес вьшолнен в виде установленной на оси с возможностью поворота стрелки, а ведомый элемент вьшолнен в виде радиусной нанравляющей, закрепленной на стрелке и имеющей возможность взаимодействия с роликом. По второму варианту вьшолнения устройства ведущий элемент закреплен на рулевой тяге, а ведомый вьшолнен в виде рычага, соединенного с ведущим элементом и кинематически связанного с указателем поворота колес, причем кинематическая цепь соединения рычага с указателем поворота колес может быть вьшолнена в виде двух пар цилиндров, одна из которых установлена с двух сторон относительно рычага, а вторая - с двух сторон относительно указателя поворота, причем щтоки цилиндров одной пары контактируют с рычагом, а другой - с указателем поворота, при этом цилиндры пар, установленные с одной стороны рычага и указателя соединены магистралями. Рычаг может быть выполнен коленчатым и иметь возможность поворота относительно своей продольной оси. Рычаг, соединенный одним концом с ведущим элементом, другим концом может быть соединен с осью потенциометра, который соединен с указателем поворота, причем потенциометр может быть соединен с указателем поворота колес через блок преобразования, а сам указатель поворота может быть вьшолнен в виде электромеханического стрелочного индикатора или в виде блока светоизлучающих элементов. Рычаг также может быть вьшолнен в виде тросика, одним концом соединенного с ведущим элементом, а другим - с указателем поворота. В соответствии с третьим вариантом вьшолнения устройства, ведущий элемент, соединен с подвижным элементом рулевого привода, а блок фиксации перемещений ведущего элемента, связан с указателем поворота, новым является то, что ведущий элемент вьшолнен в виде замьжающего элемента (излучателя или упора), а блок фиксации перемещений ведущего элемента - в виде установленных в блоке одного или нескольких датчиков. Излучатель может быть вьшолнен в виде постоянного магнита, а каждый из датчиков - в виде геркона или индуктивного датчика и каждый из датчиков связан с одним из элементов указателя поворота.
вьшолнеши ш, например, на основе жидких кристаллов. Излучатель может быть выполнен в виде источника света, а датчики в виде оптоволоконных приемников, каждый из которых соединен с оптоволоконным элементом указателя поворота. Датчики также могут быть вьшолнены емкостными и иметь возможность взаимодействия с ведущим элементом. Указатель поворота колес может быть вьшолнен в виде акустического излучателя. Устройство может быть снабжено дополнительными ведущим элементом и указателем поворота, причем каждый ведущий элемент установлен на поворотном рычаге колеса и связан с одним из указателей поворота.
Необходимо отметить, что все вьшолнения устройства имеют ведущий элемент, установленный на подвижном элементе механизма управления колёсами, ведомый элемент, связанный с ведущим элементом и с указателем поворота колес транспортного средства, то есть все варианты имеют один принцип построения и функционирования, то есть имеют общий изобретательский замысел.
Сущность полезной модели и ее вариантов поясняется графическилш материалами, где:
На фиг. 1-схема устройства для определения угла поворота управляемых колес транспортного средства (вариант 1);
На фиг.2-то же, вариант 2;
На фиг.З-то же, при выполнении рьиага коленчатым;
На фиг.4-то же, при вьшолнении рычага в виде тросика;
На фиг. 5-то же, с использованием потенциометра;
На фиг.б-то же, с использованием в качестве излучателя магнита (вариант 3);
На фиг.7-то же, с использованием в качестве излучателя источника света;
На фиг.8то же, с использованием упора. На фиг. 9 то же, с указателем поворота колес в виде проецирующего элемента; На фиг. 10 то же, с раздельной фиксацией поворота колес.
Устройство для определения угла поворота управляемых колес транспортного средства вьшолнено в общем виде из ведущего элемента, установленного на подвижном элементе механизма утгравления колесами, ведомого элемента установленного на неподвижной части транспортного средства и связанного тем или иным образом с указателем поворота колес.
Так ведущий элемент 1 может быть вьшолнен в виде обрезиненного ролика (или шестерии), установленного с возможностью вращения на оси 2, закрепленной на неподвижном элементе транспортного средства (например, рулевой колонке).
Ролик (шестерня) имеет возможность контакта с валом 3 (зубчатой нарезкой вала 3) рулевого колеса 4 и с ведомым элементом 5, выполненным в виде радиусной направляющей (или радиусной рейки), закрепленной на указателе поворота колес. Указатель поворота колес выполнен в виде установленной на оси 6 стрелки 7 на основании (нижней части) которой и закреплен ведомый элемент (радиусная направляющая 5).
В другом варианте устройства для определения угла поворота управляемых колес транспортного средства, ведущий элемент 1 вьшолнен в виде кронштейна или хомутика, в котором зафиксирован одним концом ведомый элемент 5, выполненный в виде рычага. Ведущий элемент 1 закреплен на рулевой тяге 8 транспортного средства, а ведомый 5 смонтирован с возможностью поворота относительно неподвижной оси 9 своим другим концом.
Механизм соединения ведомого элемента 5 с указателем поворота (стрелкой 7) вьшолнен в виде двух пар цилиндров (гидравлических и.Ш пневматических), одна из которых (10 и 11) установлена с двух сторон относительно нижней части рычага 5 и имеет с ннм возможность взаимодействия штоками 12 и13. Вторая пора цилиндров (14 и 15) установлена с двух сторон относительно стрелки 7 и имеет с последней возмолшость взаимодействия посредством своих штоков (16 и 17). Полости цилиндров 10 и 14 соединены друг с другом магистралью 18, а полости штоков 11 и 15- магистралью 19.
Рычаг 5 может быть выполнен коленчатым, то есть изогнутьш два раза под углом , например, 90 . В даьшом случае он установлен с возможностью поворота вокруг своей продольной оси и одним концом взаимодействует с ведущим элементом 1 (располагается, например,в его пазу), а другим контактирует со стрелкой. Это одна из самых простых схем вьшолнения устройства).
Рычаг 5 может быть выполнен гибким, например, в виде тросика, один конец которого скреплен с ведущим элементом 1, а другой - со стрелкой. Оплетка 20 тросика закреплена на неподвижных элементах транспортного средства (например, на перегородке моторного отсека и на передней панели).
Рычаг 5, соединенный одним концом с ведущим элементом 1, другим концом может быть соединен (скреплен) с осью 21 потенциометра 22, который соединен проводником 23 с указателем поворота колес, вьшолненным, например, в виде электромеханического стрелочного индикатора 24. Соединение потенциометра 22 с указателем поворота колес может быть осуществлено через преобразователь 25, а указатель поворота может быть также выполнен в виде блока 26 с дискретными указателями 27, связаннымн проводником (пакетом проводников) 23 с преобразователем или совмещенного с ним.
В следующем варианте осуществления полезной моделш, ведущий элемент 1 выполнен в виде замьпсающего элемента (магнита, светового источника, упора) и соединен с рулевой тягой 8, а ведомый элемент - закреплен на неподвижной части транспортного средства и вьшолнен в виде блока 28 фиксации перемещения ведущего элемента, который соединен с указателем поворота транспортного средства.
При выполнении ведущего элемента 1 в виде магнита, датчики блока 28 могут быть выполнены в виде герконов, или индуктивных датчиков, каждый из которых соединен с одним из элементов 29 указателя поворота, каждый из которых вьшолнен на основе жидких кристаллов.
При вьшолнении ведущего элемента 1 в виде светового источника (источника света), каждый приемный элемент (датчик) блока 28 вьшолнен в виде фотоэлемента или оптоволоконного световода, соединенных с соответствующими элементами 29 указателя поворота, выполненными, например, в виде оптоволоконного излучателя.
Датчики также могут быть выполнены емкостными, в виде концевых выключателей или контактных площадок. Для замыкания концевых вьпипочатеяей или контактных площадок, замьжающий элемент вьшолняют в виде у пора. В конструкции устройства может быть предусмотрен как один датчик, так и несколько Устройство может быть снабжено датчиком деформации (позицией не обозначен), закрепленным на рычаге 5, который в данном случае одним концом контактирует с ведущим элементом, а другой его конец закреплен. Указатель поворота колес может быгь вьшолнен в виде элемента 30, проецирующего информацию о положении колес на конструктивный элемент транспортного средства, находящийся в поле зрения водителя, например, лобовое стекло 31. Конструкции проецируюпщх элементов известны. Проецирующий элемент непосредственно или через преобразователь
связан с ведомым элементом 28.
Указатель поворота колес может быть выполнен в виде акустического излучателя 32, связанного непосредственно или через преобразователь с ведомым элементом 28. Вьшолнение устройства допускает определение  поворота каждого управляемого колеса транспортного средства. Для этого ведущие элементы устанавливают на поворотные рычаги колес. Каждый из ведущих элементов имеет возможность взаимодействия с ведомым элементом, который соединен с одним из указателей 33, 34 поворота колес. Это позволяет контролировать поворот каждого колеса транспортного средства отдельно. Выполнение ведущего и ведомого элементов, а также указателя поворота колеса аналогично описанным выше.
Конструктивное вьшолнение элементов и блоков, не раскрытых в описании, является известньш и не составляет предмета охраны.
Устройство для определения угла поворота управляемых колёс транспортного средства работает следующим образом.
Для определения угла поворота колёс ведущий элемент 1 приводят во вращение поворотом рулевого колеса 4 (вариант 1). При вращении рулевого колеса 4, ролик 1 приводится во вращение относительно оси 2 от вала 3 рулевого колеса, с которым он соединён. Поскольку ролик 1 соединён и с направляющей 5 (ведомым элементом), то при вращении ролика, последний заставляет перемещаться направляющую 5, что приводит к повороту установленной на оси 6 стрелки 7, то есть указанию угла поворота колёс транспортного средства.
Необходимо отметить, что при использовании данного варианта устройства отслеживается собственно не угол поворота колёс, а угол поворота рулевого колеса, что может снизить точность определения угла поворота колёс при : а) наличии больших люфтов в механизме управления колёсами транспортного средства; б) при конструктивном исполнении рулевого механизма с эластичной муфтой на конце рулевого вала, имеющей значительную упругую деформацию (например, рулевое управление В A3 2109).
Во втором варианте исполнения устройства, его работа осуществляется следующим образом.
6
Ведущий элемент 1 в данном случае закреплён на рулевой тяге 8 механизма управления поворотом колёс.
При вращении (повороте) рулевого колеса 4, вращательный момент передаётся через вал 3 рулевого колеса на рулевую тягу, перемещение которой и приводит к повороту колёс.
При перемещении тяги (например, в плоскости чертежа (фиг. 2)) влево поворачивается относительно оси 9 ведомый элемент (рычаг) 5. При повороте рьиага 5 влево, он воздействует на шток 12 цилиндра 10, а следовательно, перемещает в полости цилиндра порщень (не показан) который вытесняет рабочую среду (воздух, масло) из бесщтоковой полости цилиндра 10 по магистрали 18 в бесщтоковую полость цилиндра 14, шток 16, которого, вьщвигаясь из корпуса цилиндра, воздействует на стрелку 7, поворачивая её (определяя тем самым угол поворота колёс). При перемещении рулевой тяги 8 в противоположную сторону (вправо в плоскости чертежа), приводятся в работу аналогично описанному вьппе цилиндры 11 и 15, соединённые магистралью 19 и стрелка 7 поворачивается на оси 6 в противоположную сторону.
Данный вариант выполнения устройства позволяет более точно определить угол поворота колес транспортного средства, так как ведущий элемент 1 установлен на рулевой тяге, то есть на элементе конструкции приближенном к колесам, а следовательно, более точно отслеживающим их поворот. Однако данное устройство характеризуется довольно высоким уровнем сложности, а следовательно, сравнительно невысокой надежностью.
Рычаг (ведомый элемент) 5 может быть вьшолнен коленчатым, то есть изогнутым в двух местах (например, под углом 90 ) . Один конец рычага расположен в пазу ведущего элемента (хомутика) 1, закрепленного на рулевой тяге и при перемещении последней, перемещается, поворачивая рьшаг вокруг продольной оси, а следовательно, поворачивая стрелку 7, скрепленную с рычагом. Рычаг 5 может быть установлен, например, на щарнире, зафиксированном на неподвижном элементе транспортного средства.
В случае вьшолнения рьшага 5 в виде тросика, при перемещении ведущего элемента 1 тросик перемещается внутри оплетки 20, отклоняя стрелку 7.
В случае соединения рьиага 5 с осью 21 потенциометра 22, поворот рычага приводит к повороту оси 21, а следовательно к изменению напряжения, снимаемого с потенциометра 22, что фиксируется преобразователем и в виде 25 электрического сигнала поступает на электромеханический стрелочный индикатор 24 или на один из дискретных указателей блока 26.
При использовании в схеме потенциометра, увеличивается точность определения углового положения колес, однако, устройство может функционировать только при наличии включенного источника питания (автономного или источника питания транспортного средства ). При использовании в устройстве датчика деформации , деформация рычага 5 фиксируется датчиком и передается на указатель поворота колес.
Одним из вариантов (вариант 3) выполнения устройства является вьшолнение ведущего элемента 1 в виде замыкающего элемента. При перемещении замыкающего элемента 1 относительно блока 28, срабатывает элемент блока 28, (датчик), находящийся в данный момент перемещения замьпсающего элемента напротив последнего(датчиков может быть как один, так и несколько). Его срабатывание ведет к появлению электрического сигнала в соответствующей электрической цепи, в которую он включен. Этот сигнал преобразуется и подается на указатель поворота транспортного средства, либо преобразуется в звуковой сигнал определенной частоты. При определевоии угла поворота каждого колеса, информация поступает на указатели 33 и 34 от соединенного с ним ведомого элемента Данное конструктршное вьшолнение устройства сравнительно просто в изготовлении и позволяет с достаточной степенью точности онределять угол поворота каждого колеса.
Использование полезной модели позволяет повысить точность определения положения управляемых колес транспортного средства как в процессе его движения, так и на стоянке, при отключенной системе питания. Установка ведущего элемента на рулевой тяге искшючает влияние люфтов целого ряда механических соединений, что также обеспечивает повьппение точности определения положения управ.11яемых колес транспортного средства.
Применение в конструкции устройств излучателей позволяет исклю шть механические соединения элементов, что также повыщает точность определения угла поворота управляемых колес транспортного средства.