АВТОМАТИЧЕСКОЕ БАЛАНСИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК G01M1/38 

Изобретение относится к балансировке, в частности к балансировке колеса автомобиля.

Известен способ балансировки колеса с помощью корректирующих масс, закрепляемых на крае диска в наиболее "легкой" точке.

Для отыскания "легкой" точки используется статическая или динамическая балансировка с применением балансировочных устройств или стендов.

В процессе эксплуатации автомобиля точность балансировки нарушается из-за неравномерного износа протектора покрышки, попадания в него гальки, неравномерного налипания грунта на поверхность диска, при смене покрышки или диска, вследствие чего необходима повторная балансировка.

Наиболее близким по технической сущности является автоматическое балансировочное устройство, устанавливаемое на балансируемом объекте, содержащее цилиндрический корпус, балансировочные шары и механизм фиксации в виде установленных концентрично корпусу плоского фрикционного кольца и подпружиненного конического прижимного кольца. Кроме того, оно снабжено коническим выступом и радиальными канавками, которые вместе с канавками, расположенными на торцовой стенке корпусе, образуют направляющие для дополнительных шаров.

Недостатки прототипа:
существует противоречие между силой поджатия балансировочных паров и жесткостью пружин. Увеличение жесткости пружин ведет не только к повышению надежности фиксирования балансировочных шаров на докритических частотах вращения, но и к смещению процесса автоматической балансировки (освобождение балансировочных шаров) в сторону более высоких частот вращения, так как размеры, масса элементов и жесткость пружин конструктивно связаны между собой;
поскольку ширина канавки по условиям работы превышает диаметр балансировочных шаров, то это будет способствовать возникновению вибрации балансировочных шаров на закритических частотах вращения объекта.

Указанные недостатки не позволяют применять данное устройство для балансировки автомобильных колес.

Целью изобретения является обеспечение надежной фиксации балансировочных шаров на докритических частотах вращения и предотвращение их вибрации на закритических частотах, что позволяет применять автоматические балансировочные устройства на автомобильных колесах.

Это достигается за счет того, что в известном автоматическом балансировочном устройстве изменен механизм фиксации балансировочных шаров, а именно он снабжен вторым подпружиненным коническим кольцом, причем кольца установлены коническими поверхностями навстречу другу к другу, балансировочные шары расположены между ними; фрикционное кольцо жестко связано с внутренней стенкой корпуса и выполнено с кольцевой канавкой, предназначенной для фиксации балансировочных шаров. Радиус канавки соответствует радиусу балансировочных шаров, а дуга обхвата составляет 180^о.

На фиг.1 представлено автоматическое балансировочное устройство, на докритической частоте вращения; на фиг.2 то же, на закритической частоте; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 устройство, разрез.

АБУ состоит из тороидального корпуса 1 прямоугольного сечения с направляющими ребрами 2, фрикционного кольца 3 с кольцевой канавкой, радиус которой соответствует радиусу балансировочных шаров 5, а дуга объекта составляет 180^о и жестко связана с внутренней стенкой корпуса 4. Два конических кольца 6, установленных коническими поверхностями навстречу друг другу, поджимают балансировочные шары посредством цилиндрических пружин сжатия 7 к канавке фрикционного кольца. На цилиндрической поверхности конических колец выполнены осевые канавки, охватывающие осевые направляющие ребра, для исключения проворачивания колец относительно корпуса.

Для безотказной работы механизма фиксации количество балансирочных шаров должно быть не меньше трех.

АБУ можно конструктивно объединить с декоративным колпаком или смонтировать непосредственно на диске колеса. Балансировочные шары необходимо предварительно установить равномерно по окружности.

АБУ работает следующим образом.

На докритической частоте вращения конические кольца 6 при помощи цилиндрических пружин сжатия 7 прижимают балансировочные шары 5 к кольцевой канавке, радиус которой соответствует радиусу балансировочных шаров, а дуга обхвата составляет 180^о. В результате на поверхности контакта возникают элементарные нормальные реакции и соответствующие силы трения, величина которых примерно на 50% больше, чем в прототипе при косинусоидальном законе распределения реакций. Балансировочные шары остаются неподвижными. Сила прижатия балансировочных шаров 5 и момент включения АБУ определяются жесткостью цилиндрических пружин 7 или количеством балансировочных шаров.

На закритической частоте вращения центробежные силы, приложенные к балансировочным шарам, преодолевая сопротивление цилиндрических пружин, раздвинут конические кольца. Это приведет к смещению балансировочных шаров в радиальном направлении и потере контакта с поверхностью канавки фрикционного кольца.

Под действием тангенциальных составляющих центробежных сил балансировочные шары начнут смещаться на "легкую" сторону колеса, уменьшая неуравновешенность. При полном уравновешивании колеса (совмещение центра масс колеса, центра АБУ с осью подшипников колеса) тангенциальные составляющие обратятся в нуль и перемещение балансировочных шаров прекратится.

При снижении частоты вращения колеса до критического значения произойдет выключение АБУ (фиксирование балансировочных шаров), так как пропорционально уменьшится величина центробежной силы и конические кольца, сдвигаемые цилиндрическими пружинами, надежно прижмут балансировочные шары к канавке фрикционного кольца.

Предлагаемое автоматическое балансировочное устройство имеет более высокую эффективность работы за счет надежного фиксирования балансировочных шаров на докритических частотах вращения и отсутствия вибрации балансировочных шаров на закритических частотах вращения при воздействии вибрационных и ударных нагрузок.

Изобретение относится к конструкции автомобиля, а именно к устройствам балансировки колес, устанавливаемым непосредственно на колесе. Устройство содержит тороидальный корпус, внутри которого размещены балансировочные шары и механизм их фиксации, состоящий из фрикционного и прижимного колец. Новым является то, что устройство дополнено вторым прижимным кольцом, установленным так, что их конические поверхности обращены друг к другу, балансировочные шары расположены между ними, а фрикционное кольцо жестко связано со стенкой корпуса меньшего диаметра. На наружной поверхности фрикционного кольца выполнена радиусная кольцева канавка, диаметр которой соответствует диаметру балансировочного шара, а дуга обхвата составляет 180°. 4 ил.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ БАЛАНСИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее тороидальный корпус, размещенные в нем балансировочные шары, фрикционное кольцо и подпружиненное в осевом направлении коническое кольцо, контактирующее конической поверхностью с балансировочными шарами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено подпружиненным в осевом направлении вторым коническим кольцом, контактирующим конической поверхностью с балансировочными шарами, конические поверхности колес обращены одна к другой, фрикционное кольцо жестко связано с внутренней стенкой корпуса и выполнено с кольцевой канавкой, предназначенной для фиксации балансировочных шаров, радиус которой соответствует радиусу балансировочных шаров, а дуга охвата составляет 180^o.